CH241749A - Verfahren zum Betriebe von Verbrennungsturbinenanlagen mit mehrmaliger Wiedererwärmung des sich entspannenden Arbeitsgases sowie Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betriebe von Verbrennungsturbinenanlagen mit mehrmaliger  Wiedererwärmung des sich entspannenden Arbeitsgases sowie Einrichtung  zur Ausübung des Verfahrens.    Verbrennungsturbinen mit mehrmaliger       Wiedererwärmung        des    sieh entspannenden  Arbeitsgases sind an sich bekannt. Nach erst  maliger Erhitzung des Arbeitsgases wird  dieses teilweise entspannt, wieder auf ein  für den Maschinenteil erträgliche Tempera  tur erwärmt, weiter entspannt usf. Dieses  Verfahren bezweckt eine Annäherung an das  ideale Verfahren der isothermen Expansion  und damit eine Erhöhung der Nutzleistung  und .des Nutzeffektes der Maschine.

   Es ist  besonders     dann    vorteilhaft, wenn die nach  beendeter     Expansion        verbleibende        Wärme     des     Arbeitsgases    wenigstens teilweise ausge  nutzt werden kann.  



  Die Durchführung dieses Verfahrens ist  aber bisher auf erhebliche Schwierigkeiten  gestossen. Eine Wiedererwärmung durch Ver  brennung innerhalb der Expansionsmaschine  war infolge der     dort        erforderlichen    hohen  Strömungsgeschwindigkeiten nicht möglich,  die Flammen wurden ausgeblasen. Man war  gezwungen, in kostspieliger Weisse das Ar-    beitsgas in besondere Brennräume von so gro  ssem Rauminhalt zu führen, dass die Ver  brennung stabil blieb.  



  Das Verfahren nach der Erfindung be  steht darin, dass mindestens eine der Wieder  erwärmungen durch in eine Turbine erfol  gende     Einführung    und Verbrennung eines       Brennstoffes    von so hoher     Temperatur    be  wirkt wird,     .dass    an der     Einführungsstelle        ein     brennbares Gemisch     entsteht,    dessen Tempe  ratur     mindestens        annähernd    gleich der     Zün.d-          temperatuT    ist.

   Die ebenfalls Gegenstand der       Erfindung    bildende     Einrichtung    zur Aus  übung     dieses    Verfahrens enthält eine Ver  brennungsturbine mit Mitteln zur mehr  maligen Wiedererwärmung eines sich in .der  Turbine entspannenden     Arbeitsgases    durch  einen in die     Turbine        eingeführten    Brennstoff.  



  Dadurch wird eine     Verbrennung    innerhalb  der Turbine trotz     der    hohen Strömungs  geschwindigkeit möglich. Irgendein verfüg  bares Gas     kann    zum Beispiel verwendet wer  den. Es kann zum Beispiel durch Verdamp-      fung eines flüssigen, oder Vergasung eines  festen Brennstoffes eigens hergestellt wer  den. Für die erste Erwärmung des Arbeits  mittels kann ein anderer Brennstoff und ein  anderes Erwärmungsverfahren angewendet  werden als nach der Erfindung. Das gleiche  gilt für solche Wiedemerwärmungen, die zum  Beispiel zwischen zwei Expansionsmaschinen  liegen und ausserhalb der Maschinen verlegt  sind. Zweckmässig wird das Gas innerhalb  der Expansionsmaschine so verbrannt, dass  eine möglichst gleichmässige Erwärmung des  Arbeitsmittelstromes entsteht.  



  Zur Erzeugung zum Beispiel eines Gas  luftgemisches genügender     Temperatur    ist  grundsätzlich gleichgültig, ob die Luft oder  das Gas erhitzt wird, doch ist es praktisch  nötig, beide auf hohe Temperatur zu brin  gen. Das Gas lässt sich zweckmässig durch       Einführung    einer     abgemessenen    Menge Luft  oder eines andern sauerstoffhaltigen Gases  erhitzen, die mit einem Teil des Brenngases  verbrennt. Da das Brenngas bei mehrmaliger  Wiedererwärmung des Arbeitsgases während  der Luftspannung bei einer Reihe von.     Drük-          ken    benötigt wird, ist es zweckmässig, es in  einer mehrstufigen Turbine zu entspannen,  die mit Anzapfstellen versehen ist.

   Das  Brenngas kann innerhalb dieser Turbine  nach jeder Stufe wiedererwärmt werden, so       däss    es     stets        mindestens    annähernd auf der für  die Zündung erwünschten Temperatur gehal  ten wird. Man erhält dann zwei Expansions  maschinen, die zum Beispiel von Stufe zu  Stufe Teile ihrer Medien austauschen.  



  Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung  eine beispielsweise Einrichtung zur Aus  übung des Verfahrens nach der Erfindung,  welches an Hand derselben beispielsweise er  läutert wird.  



  1 ist ein Luftverdichter, 2 ein Luftvor  wärmer, der durch die Abgase beheizt wird,  3 ist ein kombinierter Brenngas- und     Abeits-          baserzeuger.    Die vorgewärmte Luft wird bei  4 in ein Kohlenbett 5 eingeführt. An der  Stelle 6 wird aus der Reduktionszone eine  gewisse Menge     Brennges    entnommen, die zur  Wiedererwärmung des Arbeitsstromes dient.    Über dem Kohlenbett bei 7 wird Luft im  Überschuss zugegeben, um die brennbaren  Gase zu verbrennen, die Temperatur der Ar  beitsgase auf ein erträgliches Mass herabzu  setzen und Sauerstoff für die     spätere    Wieder  erwärmung zu liefern.  



  8 ist eine mehrstufige Verbrennungstur  bine, in welcher das Arbeitsgas expandiert  und in welcher an den Stellen 9a, 9b usw.  Brenngas zugegeben wird, das durch Ver  brennung im sauerstoffhaltigen Arbeitsstrom  dessen durch die Expansion sinkende Tem  peratur wieder erhöht. Es ist dabei vorteil  haft, das     Brenngas    durch hohle     Leitschaufeln     einzuführen, die in der Nähe der Austritts  kanten mit Löchern versehen sind, durch die  das Gas gleichmässig verteilt in den Ar  beitsgasstrom ausströmt (nicht gezeichnet).  Die Flamme setzt sich leicht im Windschat  ten der Schaufelaustrittskante an und bleibt  auch dann bestehen, wenn die     Zündtempera-          tur    etwas unterschritten wird.

   Es ist ferner  von Vorteil, die Schaufelhinterkante etwas  zu verdicken. Dieses Brenngas kann auf die  an den     verschiedenen    Stellen 9a,     9b    usw.  herrschenden Drücken     heralbgedrosselt    wer  den. Eine     besondere    Erwärmung     des        Brenn-          gases    ist dann unter Umständen entbehrlich.

    Es kann jedoch auch zweckmässig     sein,    dass  der gasförmige Brennstoff durch     Verbren-          nung    mit     abgemessenen        Mengen        Gauenstoff-          haltiger        Gasse    auf die     gewünsclite    Tempera  tur erwärmt wird, was in     eigenen        Brennkam-          mern    vorgenommen werden kann.  



  Es ist -aber besser, -das     Brenngas    in einer       besonderen        Turbine    zu     entspannen,    wie in       Fig.    2 dargestellt. 8 stellt die Verbrennungs  turbine, 10 die     Brenngasturbine    dar. An -der  Stelle 11 wird Brenngas aus der     Brenngas-          turbine    entnommen und an .der     Stelle    12 .in  die     Leitschaufeln    der Turbine -8 eingeführt.

         Umgekehrt    wird bei 13     sauerstoffhaltiges     Arbeitsgas der Turbine 8 entnommen und  bei 14 in die Brenngasturbine 10 eingeführt,  um durch mehrmalige     Verbrennung,    mit ab  gemessenen Mengen     sauerstoffhaltiger    Gase  den     gäsförmigen    Brennstoff auf der ge  wünschten Temperatur zu halten. Die Ein-      führungssteilen sind gegenüber den Anzapf  stellen zum Beispiel um eine halbe Stufe ver  setzt, und zwar so, dass in beiden     Überström-          rohren        ein    das Überströmen     ermöglichendes     Druckgefälle entsteht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Betriebe von Verbren nungsturbinenanlagen mit mehrmaliger Wie dererwärmung des sich entspannenden Ar beitsgases, dadurch gekennzeichnet, dass min destens, eine der Wiedererwärmungen durch in eine Turbine erfolgende Einführung und Verbrennung eines Brennstoffes von so hoher Temperatur bewirkt wird, dass an der Ein führungsstelle ein brennbares Gemisch ent steht, dessen Temperatur mindestens an nähernd gleich der Zündtemperatur ist. II. Einrichtung zur Ausübung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, gekennzeich net durch eine Verbrennungsturbine mit Mit teln zur mehrmaligen Wiedererwärmung eines sich in der Turbine entspannenden Ar beitsgases durch einen in die Turbine einge führten Brennstoff. UNTERANSPRÜCHE:, 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein gasförmiger Brennstoff innerhalb der Expansionsstufen der Turbine eingeführt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Brennstoff gleichmässig im Gasstrom der Turbine verteilt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein gasförmiger Brennstoff durch Verbrennung mit einer ab gemessenen Menge sauerstoffhaltigen Gases auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein gasförmiger Brennstoff in einer mehrstufigen Turbine, der Brenngas-Expansionsturbine entspannt, an mehreren Stellen dieser Turbine entnom men und einer zweiten Turbine zum Verbren nung zugeführt wird, 5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Brennstoff durch mehr malige Verbrennung mit abgemessenen Men gen sauerstoffhaltiger Gase innerhalb der Brenngas-Expansionsturbine auf der ge wünschten Temperatur gehalten wird. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbren nungsturbine hohle Leitschaufeln zur Ein bringung und gleichmässigen Verteilung des Brennstoffes in den Arbeitsgasstrom besitzt. 7. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 6, gekennzeichnet durch Öffnungen an der verdickten Hinterkante der Leitschaufeln. 8. Einrichtung nach Patentanspruch II, zur Ausübung des Verfahrens nach Patent anspruch I und Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass der gasförmige Brennstoff in eigenes Brennkammern erwärmt wird. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen kom binierten Brenngas- und Arbeitsgaserzeuger, einen Luftverdichter, einen huftvorwärmer und mindestes eine Verbrennungsturbine mit Mitteln zur mehrmaligen Wiedererwär mung des sich in der Turbine entspannenden Arbeitsgases durch einen in die Turbine ein geführten gasförmigem Brennstoff aufweist. 10.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, zur Ausführung des Verfahrens nach Patent anspruch I und Unteransprüchen 4 und 5, da durch gekennzeichnet, dass sie sowohl eine mehrstufige Verbrennungsturbine als auch eine mehrstufige Brenngas-Expansioneturbine besitzt mit Anzapfstellen und Übers-trömlei- tungen zwischen beiden.

   11-. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 1'0, dadurch gekennzeich net, @dass die Einführungsstellen gegenüber den Anzapfstellen an beiden Turbinen jeweils um eino halbe Stufe versetzt sind, derart, dass in den Überströmleitungen ein das Überströmen ermöglichendes -Druckgefälle entsteht.