CH249944A - Method for operating a combustion turbine system in connection with a compressed gas generation system. - Google Patents

Method for operating a combustion turbine system in connection with a compressed gas generation system.

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CH249944A
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • 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
    • F02C3/26Gas-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 the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28Gas-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 the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion

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Description

  

  Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsturbinenanlage in Verbindung mit einer  Druckgaserzeugungsanlage.    Die elektrische Energie wird bekanntlich  zum überwiegenden Teil in Dampfkraftwer  ken mittels von Dampfturbinen angetriebe  nen Generatoren erzeugt. Derartige Dampf  kraftwerke zeichnen sich einerseits durch  einen verhältnismässig guten Gesamtwir  kungsgrad aus, haben anderseits aber auch  einen komplizierten und wenig übersichtli  chen Aufbau, der auf den verwickelten Pro  zess des Arbeitsmittels zurückzuführen ist.

    Da das Arbeitsmittel (Wasserdampf) inner  halb der Anlage mehrmals seinen Aggregat  zustand ändern muss, sind ausser der     eigent-          1'chen    Kraftmaschine eine Vielzahl kost  spieliger Apparate und Hilfsmaschinen, wie  Wasserreinigungsanlage, Dampfkessel, Kon  densatoren, Speisepumpen, Kondensatpum  pen usw., erforderlich.  



  Man ist aus diesem Grunde seit langem  bestrebt, an Stelle der Dampfturbinen Ver  brennungsturbinen für den Antrieb der  Stromerzeuger in Kraftwerken zu verwen  den, da diese infolge des einfachen Prozesses  des Arbeitsmittels auch einen einfachen Auf  bau der gesamten Kraftwerksanlage herbei  führen. Einer der hauptsächlichsten Hinde  rungsgründe, der der allgemeinen Anwen  dung der     Verbrennungsturbinen    entgegen  steht, ist der, dass diese vorerst nur mit flüs  sigen und gasförmigen Brennstoffen betrie  ben werden können. Flüssige Brennstoffe  scheiden aber dort aus, wo sie nur in be  schränktem Umfange zur Verfügung stehen.

      Aber auch bei der     Verwendung    geeigneter  gasförmiger Brennstoffe stösst man auf  Schwierigkeiten, da diese nur in Hüttenwer  ken in Form von     Gichtgas    in genügend gro  ssen Mengen billig anfallen. So war     bisher     die Anwendung von     Gasturbogeneratoren    im  wesentlichen auf die elektrische Energiever  sorgung von Hüttenwerken     beschränkt.     



  Um nun der     Verbrennungsturbine    in die  ser Hinsicht ein grösseres Anwendungsgebiet  zu sichern,     ist    es erforderlich, geeignete Gas  erzeugungsanlagen für die     Erzeugung    des       Brenngases    heranzuziehen. Die     bekannten          unter    atmosphärischem Druck arbeitenden  Gaserzeuger sind ungeeignet, da sie bei den  grossen zu verarbeitenden Gasmengen, wie  sie für     moderne        Kraftwerksanlagen    in Frage  kommen, viel zu umfangreich ausfallen. Es  liegt daher nahe, die neuerdings     entwickelten,     unter Druck arbeitenden Gaserzeuger zu ver  wenden.

   Aber auch hierbei stösst man auf  Schwierigkeiten, da der wirtschaftliche Be  triebsdruck derartiger     Druckgaserzeuger    mit  Rücksicht auf die Abmessungen der Druck  gaserzeugungsanlage einerseits und den Ma  terialaufwand (Wandstärke) anderseits bei  etwa 20 atü liegt.

   Dieser wirtschaftliche Be  triebsdruck von etwa. 20 atü, mit dem das  Brenngas den     Gaserzeuger    verlässt, liegt viel  höher als der wirtschaftliche Druck zur     Be-          aufschlagung    der Brennkammer einer ein  bezw. der     Hochdruckbrennkammer    einer  mehrstufigen     Gasturbinenanlage.    Nun be-      nötigt aber die Gaserzeugungsanlage für die  Verbrennung des festen Brennstoffes     (Stein-          oder    Braunkohle) auf den Betriebsdruck, also  auf etwa 20 atü, verdichtete Verbrennungsluft.

    Dieser Druck der     Verbrennungsluft    für den  Gaserzeuger liegt damit in entsprechender  Weise höher als der Druck der der     Brenn-          kammer    der Gasturbinenanlage zuzuführen  den     Verbrennungsluft,    die im allgemeinen in  von Gasturbinen angetriebenen Gebläsen er  zeugt wird, so dass die Luft für den Gas  erzeuger dem Gebläse der     Gasturbine    nicht  ohne weiteres entnommen werden kann.  



  Der     Erfindung    liegt nun die     Aufgabe    zu  grunde, die     geschilderten    Schwierigkeiten  zu beseitigen, die dem wirtschaftlichen Be  trieb einer Gasturbinenanlage, insbesondere  für den Antrieb elektrischer Stromerzeuger  in Kraftwerken, in Verbindung mit einer  Druckgaserzeugungsanlage entgegenstehen.

    Nach der     Erfindung    wird diese     Aufgabe     durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Ver  brennungsluft für den Druckgaserzeuger  nach ihrer Verdichtung auf den höchsten  Druck des Gasturbinenprozesses in einem  von einer Gasturbine angetriebenen Gebläse  der Gasturbinenanlage entnommen und in  einem nachgeschalteten     Verdichter    auf den  Druck des Gaserzeugers gebracht wird, wobei  dieser Verdichter von einer Entspannungs  turbine angetrieben wird, die Brenngas vom  Druck des Gaserzeugers auf denjenigen einer  Brennkammer entspannt.  



  Die Einrichtung zur Ausübung des     Ver-          fahrens    besteht darin, dass zur     Aufladung     des Gaserzeugers     eine    Ladegruppe angeord  net ist, die eine von Brenngasen des Gas  erzeugers angetriebene Gasturbine und einen  der Gasturbinenanlage nachgeschalteten Ver  dichter aufweist.  



  An Hand der Fig. 1 bis 3, die Ausfüh  rungsbeispiele der Einrichtung zur     Durch-          führung    des Verfahrens nach der Erfindung  darstellen, wird das Verfahren beispielsweise  erläutert.  



  In Fig. 1 ist c die Gasturbine, d der  Verdichter, 7n der Luftvorwärmer, f das Ge  triebe, e der Generator und g der Anwurf-    motor, l die Brennkammer und q der Gas  erzeuger. Die Maschinengruppe n und u ist  die eigentliche Ladegruppe. Der Gaserzeuger  wird durch das Gebläse n aufgeladen, das  durch die Gasturbine u, in welcher die  Brenngase entspannt werden, angetrieben  wird. x ist eine elektrische Maschine, die  je nach dem Arbeitszustand der Ladegruppe  n, u als Motor Zusatzleistung an diese ab  gibt oder als Generator Überschussleistung  von der Gruppe aufnimmt.  



  Der Arbeitsprozess ist dergestalt, dass die       Verbrennungsluft    für den aufgeladenen Gas  erzeuger q dem von der Gasturbine c ange  triebenen Verdichter d an der Stelle höch  sten Druckes entnommen und in einem nach  geschalteten Verdichter     n    auf den Druck des  Gaserzeugers q verdichtet wird, wobei die  ser Verdichter     n    von einer Entspannungs  turbine u angetrieben ist, die das Brenngas  von dem     hohen    Druck des Gaserzeugers     q     auf denjenigen der     Brennkammer    l ent  spannt.

   Die mit der vom Verdichter d kom  menden und durch den Vorwärmer m vor  gewärmten Luft gemischten und in der  Brennkammer l entzündeten Treibgase trei  ben die Gasturbine c an, deren Abgase durch  den Luftvorwärmer m streichen und dann  ins Freie abströmen.  



  In     Fig.    2 ist die Erfindung an dem Bei  spiel einer zweistufigen     Gasturbinenanlagu     erläutert. In dem dargestellten     Schaltschem <  <           bedeutet        I    die     Niederdruckstufe    der     Ver-          brennungsturbinenanlage    mit der     Gasturbine     a und dem von dieser angetriebenen     zwei-          gehäusig    ausgeführten Gebläse     b,,        b,

      und       1.I    die Hochdruckstufe der     Gasturbinen-          i        anlag        -e        mit        der        Gasturbine        c        und        dem        von     dieser angetriebenen     Gebläse    d und dem Ge  nerator e für die Erzeugung der Nutzleistung,  der über das     Getriebe    f ebenfalls von     der          Turbine    c angetrieben wird.

   Wie     aus    dem  Schaltschema ohne     weiteres    hervorgeht, sind  die beiden Stufen der     Gasturbinenanlage    so       ausgelegt,    dass die     Niederdruckturbine        ca     lediglich die Leistung für das     Niederdruck-          gebläse    b,,     b2    aufzubringen hat, während die  Hochdruckgasturbine c ausser der Nutz-      leistung noch die Antriebsleistung für das  Hochdruckgebläse d abzugeben hat. Mit g  und lt sind Motoren bezeichnet, die zum An  werfen der Anlage aus dem Stillstand die  nen.  



  Zum besseren Verständnis der Wirkungs  weise der ganzen Anlage wird     zunächst    der  Weg der Luft und anschliessend daran der  Weg des Brenngases beschrieben. Die Luft  wird zunächst von Teil b1 des     Niederdruek-          gebläses    aus dem Freien angesaugt, in die  sem verdichtet und nach Abführung der  Kompressionswärme in einem Luftkühler i  dem Teil b2 des Niederdruckgebläses zuge  führt, in der die Luft weiter verdichtet wird.  Nach Abführung der Kompressionswärme in  einem zweiten Luftkühler k tritt die Ver  brennungsluft in das Hochdruckgebläse d  ein, in dem sie auf den Druck der     Brennkam-          rner    der Hochdruckstufe der Gasturbinen  anlage verdichtet wird.

   Aus dem Gebläse d  wird ein Teil der so verdichteten Luft in  einem Luftvorwärmer m, in welchem sie mit  den Abgasen der Niederdruckturbine a in  Wärmeaustausch steht, vorgewärmt. Die den  Luftvorwärmer m verlassende Luft wird  der     Hochdruckbrennkammer        d    zugeführt, der  aludere Teil der im Hochdruckgebläse d ver  dichteten Luft wird dem Verdichter n     zu-          beführt    und in ihm auf den Druck der Gas  erzeugungsanlage A verdichtet, der nach dem  Vorhergesagten etwa 20 atü beträgt. Die  Gaserzeugungsanlage A besteht im wesent  lichen aus dem Kohlenbunker o, der Kohlen  schleuse p, dem eigentlichen Gaserzeuger q  und der Aschenschleuse r.

   Die in dem Ver  dichter a auf den Enddruck verdichtete Luft  wird, wie aus dem Schaltbild ersichtlich,  dem Gaserzeuger q zugeführt, in welchem  unter Verbrennung eines festen Brennstof  fes (Steinkohle oder Braunkohle) und unter  Zuführung von Wasserdampf das für den  Betrieb der Gasturbinenanlage erforderliche  Brenngas erzeugt wird Letzteres wird nach  dem Verlassen des Gaserzeugers q in einem  Gaskühler s vorgekühlt, anschliessend in  einem Gaswäscher t gereinigt und sodann in  den Entspannungsturbinen     u    und v auf die    Betriebsdrücke der Hochdruckbrennkammer l  und der Niederdruckbrennkammer w     ent-          spaunt.    Der in der Entspannungsturbine u  entspannte Teil des Brenngases wird der  Hochdruckbrennkammer l zugeführt,

   wäh  rend der restliche in der Entspannungs  turbine     v    auf den     entsprechenden    Gegendruck  entspannte Teil des     Brenngases    der     Nieder-          druckbrennkammer    w zugeführt wird. Die  Masehinen n, u und v können so ausgelegt  werden, dass die durch die Entspannungs  turbinen     u    und     v    freiwerdende mechanische  Energie gerade zur Deckung des Leistungs  bedarfes des Verdichters n ausreicht, das  heisst die Gesamtleistung und damit der Ge  samtwirkungsgrad der Anlage nicht verrin  gert wird.

   Die Ladegruppe n, u und v kann  aber auch so     ausgelegt    werden, dass sie eine  beträchtliche Übersehussleistung, die bis zu  etwa 10% der Generatorleistung des     Haupt-          generators    e beträgt, an die als Hilfsgenera  tor arbeitende     elektrische        Maschine    x abgibt.  Diese Nutzleistung kann auch dadurch ver  wertet werden,     da.ss    diese Ladegruppe direkt  mit einer der     Ga.sturbinengruppen    gekuppelt  wird, und zwar je nach der Schaltung mit  dem Hochdruck- oder     Niederdruckteil.     



  Wie erwähnt, wird das in der Entspan  nungsturbine     ia    auf den     Betriebsdruck    der       Hochdruckbrennkammer    1 entspannte     Brenn-          gas    letzterer zugeführt und     in.    dieser zusam  men mit der erforderlichen Verbrennungsluft  verbrannt. -Die Energie der so erzeugten  heissen     Brenngase    wird nun in der Hoch  druckgasturbine c in mechanische Arbeit um  gesetzt, die neben dem Antrieb des Gebläses  d im wesentlichen als Antriebsenergie für den  Stromerzeuger e verwendet wird.

   Die die  Hochdruckturbine c verlassenden Abgase  werden zusammen mit den aus der Entspan  nungsturbine     v    kommenden     Brenngasmengen     der     Niederdruckbrennkammer    w zugeführt.  in dieser in entsprechender Weise verbrannt  und anschliessend der     Niederdruckgasturbine          (z    zugeführt, die die Antriebsleistung für die  Gebläse     b1    und     b2    abgibt. Infolge des gro  ssen, in die     Brennkammer    l eingeführten  Luftüberschusses ist die Zuführung neuer      Verbrennungsluft in die     Brennkammer    w  nicht notwendig.

   Die die Niederdruckgastur  bine a verlassenden Abgase werden nach  Ausnutzung der ihnen noch innewohnenden  Wärmeenergie in dem Luftvorwärmer m  durch den Schornstein y ins Freie abge  führt.  



  Indem Beispiel der Fig. 3 ist eine zwei  stufige Anlage gezeigt, bei der die Verbren  nungsluft für den Druckgaserzeuger q hinter  dem Hochdruckverdichter d an der Stelle 4  der     Luftleitung        entnommen    und über den  Verdichter n der Ladegruppe u, n dem Gas  erzeuger q zugeführt wird. Der andere Teil  der Verbrennungsluft strömt durch den Vor  wärmer m in die Brennkammer l des Hoch  druckteils c, d.

   Die Brennkammer l wird  durch eine Anzapfung an der Stelle 34 der  dem Gaserzeuger q nachgeschalteten Gas  turbine     u    mit Brenngas von hohem Druck       gespeist.    Die Gasturbine c der Hochdruck  gruppe liefert durch ihr Arbeiten unter  hohem Luftüberschuss die weitere Verbren  nungsluft für die Brennkammer w des Nie  derdruckteils a, b, die ihrerseits von der  Gasturbine     u    der     Ladegruppe        bereits    dort  entspanntes Brenngas empfängt.  



  Die durch die     Erfindung    erbrachten Vor  teile bestehen in erster Linie darin, dass der  zur Erzeugung des     Brenngases    für die Gas  turbinenanlage vorgesehene Gaserzeuger q  mit seinem wirtschaftlichsten Druck betrie  ben werden kann und hiefür lediglich ein       verhältnismässig    kleines     Maschinenaggregat,     nämlich die Ladegruppe n, u, x, erforderlich  ist, das zudem für die Gesamtanlage leistungs  mässig wenig in Erscheinung tritt.

   Die er  forderlichen Hilfsmaschinen n, u und x fal  len auch kostenmässig kaum ins Gewicht, da  ihre Anschaffungskosten nur einen Bruch  teil der Kosten für die Gaserzeugungsanlage  betragen und vor allem völlig belanglos sind,  wenn man die durch die Erfindung gekenn  zeichnete Anlage mit einer solchen Anlage  vergleicht, bei der, wie es zunächst naheliegt,  die Gaserzeugungsanlage nur mit dem     Ar-          beitsdruckder    Brennkammer betrieben wird.  Weitere Vorteile der     erfindungsgemässen    An-    ordnung sind darauf zurückzuführen, dass die  Verbrennungsluft für die Gaserzeugungs  anlage der Hochdruckstufe des von einer       Gasturbine    angetriebenen grossen Gebläses  entnommen wird.

   Hierdurch wird der Ar  beitsaufwand für die Erzeugung der hoch  verdichteten Luft für den Gaserzeuger am  geringsten, da der Verdichtungsvorgang in  einem Verdichter, vorzugsweise einem um  laufenden Verdichter, mit grosser Ansaug  menge erfolgt. Anderseits ist der Material  aufwand für den Verdichter der Ladegruppe  verhältnismässig gering, da die auf den  Druck des     Gaserzeugers    zu verdichtende  Luft bereits stark vorverdichtet in den Ver  dichter eintritt.



  Method for operating a combustion turbine system in connection with a compressed gas generation system. As is known, the majority of electrical energy is generated in steam power plants by means of generators driven by steam turbines. Such steam power plants are characterized on the one hand by a relatively good overall efficiency, but on the other hand they also have a complicated and not very clear structure, which is due to the intricate process of the work equipment.

    Since the working medium (water vapor) has to change its aggregate state several times within the system, a large number of expensive apparatuses and auxiliary machines, such as water purification systems, steam boilers, condensers, feed pumps, condensate pumps, etc., are required in addition to the actual engine .



  For this reason, efforts have long been made to use combustion turbines instead of the steam turbines to drive the generator in power plants, as this also leads to a simple construction of the entire power plant as a result of the simple process of the working medium. One of the main obstacles to the general application of combustion turbines is that they can initially only be operated with liquid and gaseous fuels. However, liquid fuels are ruled out where they are only available to a limited extent.

      But even with the use of suitable gaseous fuels one encounters difficulties, since these occur cheaply only in metallurgical plants in the form of furnace gas in sufficiently large quantities. So far, the use of gas turbine generators was essentially limited to the electrical energy supply of smelting works.



  In order to secure a larger area of application for the combustion turbine in this respect, it is necessary to use suitable gas generation systems for the generation of the fuel gas. The known gas generators working under atmospheric pressure are unsuitable because they are far too extensive for the large quantities of gas to be processed, as they are used in modern power plants. It therefore makes sense to use the recently developed, pressurized gas generators.

   But even here one encounters difficulties, since the economic operating pressure of such compressed gas generators with regard to the dimensions of the pressure gas generation system on the one hand and the material expenditure (wall thickness) on the other hand is about 20 atm.

   This economic operating pressure of about. 20 atm, with which the fuel gas leaves the gas generator, is much higher than the economic pressure for loading the combustion chamber of a resp. the high pressure combustion chamber of a multi-stage gas turbine system. Now, however, the gas generation system requires compressed combustion air to burn the solid fuel (hard coal or lignite) to the operating pressure, ie to around 20 atm.

    This pressure of the combustion air for the gas generator is accordingly higher than the pressure of the combustion air to be supplied to the combustion chamber of the gas turbine system, which is generally generated in fans driven by gas turbines, so that the air for the gas generator is fed to the fan Gas turbine can not be easily removed.



  The invention is now based on the task of eliminating the difficulties described, which oppose the economic loading operation of a gas turbine system, especially for driving electrical power generators in power plants, in conjunction with a pressurized gas generation system.

    According to the invention, this object is achieved by a method in which the combustion air for the compressed gas generator is removed after its compression to the highest pressure of the gas turbine process in a gas turbine-driven fan of the gas turbine system and brought to the pressure of the gas generator in a downstream compressor , wherein this compressor is driven by an expansion turbine, the fuel gas expanded from the pressure of the gas generator to that of a combustion chamber.



  The device for performing the method consists in that a charging group is arranged for charging the gas generator, which has a gas turbine driven by fuel gases from the gas generator and a compressor connected downstream of the gas turbine system.



  The method is explained by way of example with reference to FIGS. 1 to 3, which represent exemplary embodiments of the device for carrying out the method according to the invention.



  In Fig. 1, c is the gas turbine, d is the compressor, 7n is the air preheater, f is the gear unit, e is the generator and g is the starting motor, l is the combustion chamber and q is the gas generator. The machine group n and u is the actual loading group. The gas generator is charged by the fan n, which is driven by the gas turbine u, in which the fuel gases are expanded. x is an electrical machine that, depending on the working status of the charging group n, u, delivers additional power to the charging group as a motor or takes up excess power from the group as a generator.



  The work process is such that the combustion air for the charged gas generator q is taken from the compressor d driven by the gas turbine c at the point of highest pressure and is compressed in a downstream compressor n to the pressure of the gas generator q, this compressor n is driven by an expansion turbine u, which expands the fuel gas from the high pressure of the gas generator q to that of the combustion chamber l.

   The propellant gases mixed with the air coming from the compressor d and heated by the preheater m and ignited in the combustion chamber l drive the gas turbine c, the exhaust gases of which pass through the air preheater m and then flow out into the open.



  In Fig. 2 the invention is explained using the case of a two-stage gas turbine plant. In the circuit diagram shown, I means the low-pressure stage of the combustion turbine system with the gas turbine a and the two-housing fan b ,, b driven by this,

      and 1.I the high-pressure stage of the gas turbine plant with the gas turbine c and the fan d driven by this and the generator e for generating the useful power, which is also driven by the turbine c via the transmission f.

   As can be seen from the circuit diagram, the two stages of the gas turbine system are designed in such a way that the low-pressure turbine ca only has to generate the power for the low-pressure fan b ,, b2, while the high-pressure gas turbine c, in addition to the useful power, also has the drive power for the High pressure blower d has to deliver. Motors that are used to start the system from standstill are denoted by g and lt.



  For a better understanding of the way in which the entire system works, the path of the air and then the path of the fuel gas is described first. The air is first sucked in from the open air by part b1 of the low-pressure blower, compressed in this and, after the heat of compression has been dissipated in an air cooler, is supplied to part b2 of the low-pressure blower, in which the air is further compressed. After the heat of compression has been dissipated in a second air cooler k, the combustion air enters the high-pressure fan d, in which it is compressed to the pressure of the combustion chamber of the high-pressure stage of the gas turbine system.

   Part of the air compressed in this way is preheated from the fan d in an air preheater m, in which it is in heat exchange with the exhaust gases from the low-pressure turbine a. The air leaving the air preheater m is fed to the high-pressure combustion chamber d, the aludere part of the air compressed in the high-pressure fan d is fed to the compressor n and is compressed in it to the pressure of the gas generation system A, which is about 20 atmospheres according to the above. The gas generation plant A consists essentially of the coal bunker o, the coal lock p, the actual gas generator q and the ash lock r.

   The air, which is compressed to the final pressure in the compressor a, is fed to the gas generator q, as can be seen in the circuit diagram, in which the fuel gas required for the operation of the gas turbine system is generated by burning a solid fuel (hard coal or lignite) and adding steam The latter is pre-cooled in a gas cooler s after leaving the gas generator q, then cleaned in a gas scrubber t and then in the expansion turbines u and v to the operating pressures of the high pressure combustion chamber l and the low pressure combustion chamber w. The part of the fuel gas expanded in the expansion turbine u is fed to the high-pressure combustion chamber l,

   while the remainder of the combustion gas in the expansion turbine v, which has been expanded to the corresponding counterpressure, is fed to the low-pressure combustion chamber w. The machines n, u and v can be designed in such a way that the mechanical energy released by the expansion turbines u and v is just sufficient to cover the power requirements of the compressor n, i.e. the total output and thus the overall efficiency of the system is not reduced .

   The charging group n, u and v can, however, also be designed in such a way that it delivers a considerable excess power, which is up to about 10% of the generator power of the main generator e, to the electrical machine x working as an auxiliary generator. This useful power can also be utilized by coupling this charging group directly to one of the gas turbine groups, depending on the circuit with the high-pressure or low-pressure part.



  As mentioned, the fuel gas expanded in the expansion turbine, generally to the operating pressure of the high-pressure combustion chamber 1, is supplied to the latter and burned in this together with the required combustion air. -The energy of the hot fuel gases generated in this way is now put into mechanical work in the high-pressure gas turbine c, which in addition to driving the fan d is essentially used as drive energy for the power generator e.

   The exhaust gases leaving the high-pressure turbine c are fed to the low-pressure combustion chamber w together with the amounts of fuel gas coming from the expansion turbine v. burned in this in a corresponding manner and then fed to the low-pressure gas turbine (z, which provides the drive power for the fans b1 and b2. Due to the large excess of air introduced into the combustion chamber l, the supply of new combustion air into the combustion chamber w is not necessary.

   The exhaust gases leaving the Niederdruckgastur bine a are discharged into the open air through the chimney y in the air preheater m after utilizing the thermal energy still inherent in them.



  In the example of Fig. 3, a two-stage system is shown in which the combustion air for the compressed gas generator q is taken behind the high-pressure compressor d at point 4 of the air line and supplied to the gas generator q via the compressor n of the loading group u, n. The other part of the combustion air flows through the pre-warmer m into the combustion chamber l of the high-pressure part c, d.

   The combustion chamber l is fed with fuel gas at high pressure by a tap at the point 34 of the gas turbine u connected downstream of the gas generator q. The gas turbine c of the high pressure group delivers the additional combustion air for the combustion chamber w of the low pressure part a, b, which in turn receives from the gas turbine u of the charging group already there expanded combustion gas there.



  The advantages provided by the invention consist primarily in the fact that the gas generator q provided for generating the fuel gas for the gas turbine system can be operated at its most economical pressure and for this purpose only a relatively small machine unit, namely the charging group n, u, x , is required, which also has little effect on the overall system in terms of performance.

   The necessary auxiliary machines n, u and x are also negligible in terms of cost, since their acquisition costs are only a fraction of the costs for the gas generation system and, above all, are completely irrelevant if the system characterized by the invention is equipped with such a system compares, in which, as it initially appears, the gas generation system is operated only with the working pressure of the combustion chamber. Further advantages of the arrangement according to the invention can be attributed to the fact that the combustion air for the gas generation system is taken from the high pressure stage of the large blower driven by a gas turbine.

   As a result, the labor expenditure for the generation of the highly compressed air for the gas generator is the least, since the compression process takes place in a compressor, preferably a compressor running around, with a large intake volume. On the other hand, the cost of material for the compressor of the loading group is relatively low, since the air to be compressed under the pressure of the gas generator enters the compressor already strongly pre-compressed.

 

Claims (1)

PATENTANSPRüCHE I. Verfahren zum Betrieb einer Verbren- nungsturbinenanlage, insbesondere für den Antrieb elektrischer Stromerzeuger in Kraft werken, in Verbindung mit einer Druckgas erzeugungsanlage zur Erzeugung des: PATENT CLAIMS I. Method for operating a combustion turbine system, in particular for driving electrical power generators in power plants, in conjunction with a pressurized gas generating system for generating the: Brenn- gases, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver brennungsluft für den Druckgaserzeuger nach ihrer Verdichtung auf den höchsten Druck des Gasturbinenprozesses meinem von einer Gasturbine angetriebenen Gebläse der Gasturbinenanlage entnommen und in einem nachgeschalteten Verdichter auf den Druck des Gaserzeugers gebracht wird, wobei die ser Verdichter von einer Entspannungstur bine angetrieben wird, die Brenngas vom Druck des Gaserzeugers auf denjenigen einer Brennkammer entspannt. Fuel gas, characterized in that the combustion air for the compressed gas generator, after being compressed to the highest pressure of the gas turbine process, is taken from my gas turbine-driven fan of the gas turbine system and brought to the pressure of the gas generator in a downstream compressor a relaxation turbine is driven, the fuel gas expanded from the pressure of the gas generator to that of a combustion chamber. II. Einrichtung zur Ausübung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Aufladung des Gas erzeugers eine Ladegruppe angeordnet ist, die eine von Brenngasen des Gaserzeugers angetriebene Gasturbine und einen der Gas turbinenanlage nachgeschalteten Verdiehter aufweist. II. Device for performing the method according to claim I, characterized in that a charging group is arranged for charging the gas generator, which has a gas turbine driven by fuel gases from the gas generator and a compressor connected downstream of the gas turbine system. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, zum Betrieb einer zweistufigen Ga.sturbinen- =inlage, gekennzeichnet durch zwei dem Gas erzeuger nachgeschaltete Entspannungstur- binen, von denen die eine einen Teil des Brenngases von dem Druck des Gaserzeugers auf den Druck der Gasturbinenoberstufe, die andere den Rest des Brenngases von dem Druck des Gaserzeugers auf den Druck der Gasturbinenunterstufe entspannt. 2. SUBClaims 1. The method according to claim I, for the operation of a two-stage gas turbine = inlage, characterized by two expansion turbines downstream of the gas generator, one of which is a part of the fuel gas from the pressure of the gas generator to the pressure of the upper stage of the gas turbine others relax the remainder of the fuel gas from the pressure of the gas generator to the pressure of the gas turbine sub-stage. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, zum Betrieb einer mehrstufigen Gasturbinen anlage, gekennzeichnet durch eine einzige dem Gaserzeuger nachgeschaltete Entspan nungsturbine, wobei die für die verschiede nen Brennkammern notwendigen Brenngas- mengen bei den zugehörigen Gasdrücken der Entspannungsturbine durch Anzapfung ent nommen werden. 3. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbinen ladegruppe so ausgelegt ist, dass sie Energie nach aussen abgibt. 4. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladegruppe so ausgelegt ist, dass sie weder Energie ab gibt noch verbraucht. Method according to patent claim I, for operating a multi-stage gas turbine system, characterized by a single expansion turbine connected downstream of the gas generator, the fuel gas quantities required for the various combustion chambers being taken from the expansion turbine by tapping at the associated gas pressures. 3. Device according to claim II, characterized in that the gas turbine charging group is designed so that it emits energy to the outside. 4. Device according to claim II, characterized in that the charging group is designed so that it neither emits nor consumes energy. 5. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladegruppe so ausgelegt ist, dass sie je nach Arbeitszu stand teils Leistung zugeführt erhält, teils Leistung abgibt. 6. 5. Device according to claim II, characterized in that the loading group is designed so that it receives depending on Arbeitszu status partly power supplied, partly delivering power. 6th Einrichtung nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass an die Lade gruppe eine elektrische Maschine gekuppelt ist, die teils als Motor Leistung abgibt, teils als Generator Leistung aufnimmt. 7. Einrichtung nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass die Ladegruppe unmittelbar mit einer Gasturbinengruppe ge kuppelt ist. Device according to dependent claim 5, characterized in that an electrical machine is coupled to the charging group, which partly emits power as a motor and partly consumes power as a generator. 7. Device according to dependent claim 3, characterized in that the loading group is coupled directly to a gas turbine group.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE823541C (en) * 1949-02-24 1951-12-03 Leo Mai Method for operating a gas turbine plant
DE861485C (en) * 1950-04-01 1953-01-05 Koppers Gmbh Heinrich Process for the operation of gas generating plants which work under increased pressure and with utilization of the useful gas enthalpy to compress the gasification air
DE1016081B (en) * 1954-04-06 1957-09-19 Siemens Ag Labyrinth seal for centrifugal machines charged with sealing gas

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