CH252211A

CH252211A - Gasturbinenanlage.

Info

Publication number: CH252211A
Authority: CH
Inventors: Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1946-08-22
Filing date: 1946-08-22
Publication date: 1947-12-15

Description

Gasturbinenanlage. Die Erfindung bezieht sich auf eine Gass- turbinenanlage, bei der ein Teil des gas- förmigen Arbeitsmittels unter Verdichtung in mindestens einem Verdichter und Ent- spannung in mindestens einer Turbine in einem Kreislauf umströmt,

aus welchem ständig eine Teilmenge entnommen und in mindestens einer Turbine entspannt wird und in welchen als Ersatz für die Entnahme durch mindestens einen Verdichter Luft wieder eingeführt wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, da.ss die Turbine, welche die Nutzleistung erzeugt, durch den aus dem Kreislauf entnommenen Teil des.

Arbeitsmittels beaufschlagt ist und zusätz lich mindestens einen der Verdichter an treibt. Solche Gasturbinenanlagen eignen sich insbesondere zum Antrieb von Schiffen, weil bei diesen die Drehzahl der Nntz- leistungsturbine mit der Leistung steigt.

Zweckmässig wird die Nutzleistungslur- bine zusätzlich denjenigen Verdichter an treiben, welcher Luft als Ersatz für die entnommene Teilmenge in den Kreislauf einführt. Es könnte aber in besonderen Fällen auch einer der Kreislaufverdichter durch die Nutzleistungsturbine angetrieben werden.

Die Nutzleistungsturbine kann in zwei Teile aufgeteilt sein, zwischen denen das Arbeitsmittel in einem Gaserhitzer erhitzt wird. Hierbei können die beiden Teile in einem gemeinsamen Gehäusie untergebracht oder durch separate Turbinen gebildet sein, in deren Verbindungsleitung ein Gaserhitzer augeordnet ist. Diese beiden Turbinen sind dann auf der gleichen Welle angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs- gegenstandes ist auf der Zeichnung verein facht dargestellt.

Die durch die Verdichter 1 und 2 unter Zwischenkühlung im Kühler <B>3</B> verdichtete Luft wird zum einen Teil durch eine Leitung 4 dem Wärmeaustau'scher 5 und zum andern Teil durch eine Leitung 6 dem Wärmeaus- tauscher 7 zugeführt. Die beiden parallel im Luftstrom liegenden Wärmeaustauscher 5 und 7 kommen als

Vorwärmer zur Wir- kung. Die Verteilung der Luft auf die beiden Wärmeaustauseher wird durch in die Leitungen 4 und 6 eingebaute Durchfluss- organe 8 und 9 den B:etriebse.rfordernissen angepasst. Die beiden Teilmengen der Luft vereinigen sich in vorgewärmtem Zustand in der Leitung 10, um erneut an der Stelle 11 in zwei Teile aufgeteilt zu werden. Der eine Teil strömt durch die Leitung 12 in den die Rohre 13 des Lufterhitzers 14 um gebenden Raum.

In erhitztem Zustand ge langt dann die verdichtete Luft durch die Leitung 15 in. die Turbine 16, wo sie unter Entspannung und Abkühlung einen wesent lichen Teil ihrer Energie an den Läufer abgibt.

Die entspannte Luft strömt durch die Leitung 17 in den Wärmeaustauschex 5, in welchem sie beim Durchströmen der Rohre 18 die durch die Leitung 4 zugeführte Teilmenge der verdichteten Luft vorwärmt. Nach Austritt aus dem Wärmeaustausscher 5 wird in. einem Kühler 19 der entspannten Luft ein weiterer Teil ihrer Restwärme ent zogen.

Anschliessend strömt die Luft durch die Leitung 20 in den Verdichter 1 zurück, um hier den beschriebenen Kreislauf von neuem zu beginnen.

Dem Luftkreislauf wird an der Stelle 11 ständig seins Teilmenge entnommen und durch die Leitung 21 in den Brennraum 22 des Lufterhitzern 14 eingeführt. Hier dient sie zur Verbrennung des durch den Brenner 23 zeristäubten Brennstoffes. Das. Gemiseh aus Luft und Verbrennungsgas strömt als dann durch <RTI

ID="0002.0030"> die Wärmeaustauschrohre 13, wobei die im Kreislauf umströmende Luft erhitzt wird. Nach dem Austausch eines Ten1s seiner Wärme strömt das Gasgemisch durch die Leitung 24 in die Turbine 25 und aus, dieser durch die Leitung 2'6 in den Wärmeaustauscher 7.

Beim Durchströmen durch die Rohre 27 des Wärmeaustauschers 7 wird,ein Teil der Restwärme des Gasge misches an die durch die Leitung 6 zuge führte: Teilmenge der verdichteten Luft des Kreislaufes übertragen.

Nach Verlassen des Wärmeaustausohers 7 strömt das Gas gemisch durch die Leitung 28 an weitere nicht gezeichnete Verbrauchsstellen, zum Beispiel in Abwärmeverwertar oder unmittel- bar ins Freie.

Zum Ersatz für den dem Kreislauf an der Stelle 11 entnommenen Teil der Luft wird durch den Verdichter 29 Luft aus der : Atmosphäre entnommen, verdichtet und durch die Leitung 30 in die den Wärmeaus= tauscher 5 mit -dem Kühler 19 verbindende Leitung 31 des Kreislaufes eingeführt.

Beim Betrieb mit normaler Last wird durch den Verdichter 29 die Luft auf etwa 3 atü ver dichtet, mit welchem Druck sie dem Nieder- druckverdicUter 1 zuströmt. Am Austritt aus dem Hochdruckverdichter 2 ist die Luft des Kreislaufes auf einen Enddruck von ungefähr 12 atü verdichtet. Mit diesem Druck strömt die Luft in die Turbine 16, um unter Arbeitsleistung wieder auf den ursprünglichen Druck von ungefähr 3 atü entspannt zu werden.

Zur Veränderung der Leistung wird beispielsweise durch Ver ändern der Drehzahl des Verdichters 29 oder Verstellen seines Leitapparates oder Einstellen eines Drosselorganes der Verdich- tungsenddruck in der Leitung 30 verändert. Bei Leerlauf wird die Ersatzluft ungefähr mit 0,2 atü, bei höchster Überlast ungefähr mit 3,

5 atü durch die Leitung 30 in den Kreislauf des Arbeitsmittels eingeführt. Die Höchstdrücke im Kreislauf stellen sich dann am Austritt des Verdichters 2 auf 3 bezw. 16 atü. Das Verdichtungsverhältnis im Kreislauf wird somit bei Veränderung der Leistung !ebenso verändert, und zwar ist es bei niedriger Leistung wesentlich kleiner als bei grosser Leistung.

Durch Ver- änderung des Verdichtungsverhältnisses im Kreislauf lässt sich der Regelbereich ohne Inkaufnahme wirtschaftlicher Nachteile be deutend erweitern. Kann auf besonders hohe Wirkungsgrade verzichtet werden, so kann die Leistung der Anlage noch weiter erhöht werden, indem der Druck der Ersatzluft schon bei Normallast, z. B. auf 4-5 atü, erhöht wird. Der höchste Druck im Kreislauf bei Normallast wird dann ebenso über 12 atü z. B. auf 20 atü oder noch höher ansteigen.

Die durch die Luft des Kreislaufes be- aufschlagte Turbine 16 treibt die Kreislauf- verdichter 1 und 2. Mit der aus den Ma sehinen 1, 2 und 16 bestehenden Maschinen- gruppen ist noch eine elektrische Hilfsma- schiene 32 gekuppelt,

welche nach Bedarf als Motor oder als Generator zur Wirkung kom men und so zum Anlassen der Anlage und zum Ausgleich eines Leistungsmangels oder eines Leistungsüberschusses an der Turbine 16 herangezogen werden kann. Die durch das Gasgemisch des Lufterhitzers beauf- schlagte Turbine 25 erzeugt die Nutz leistung. Sie treibt über das Getriebe 33 und die Welle 34 eine als; Verstellpropeller aus- gebildesbe Schiffsschraube 35.

Gleichzeitig treibt die Turbine 25 auch den die Ersatz luft in den Kreislauf einführenden Verdich ter 29. Die Turbine 25 könnte in zwei Teile auf geteilt sein, zwischen denen das Gasgemisch in einem Gaserhitzer nochmals erhitzt wird. Diese beiden Teile könnten unter Umständen durch separate Turbinen gebildet sein, die miteinander auf der gleichen Welle ange ordnet sind. Der Gasierhitzer wäre dann in die Verbindungsleitung eingebaut.

Der Gas- erhitzer kann in diesem Fall aus einer ein fachen Brennkammer bestehen, in welcher mit dem im Gasgemisch noch enthaltenen Sauerstoff Brennstoff verbrannt wird. Durch die Nutzleistungsturbine 25 könnte gegebenenfalls auch einer der Kreisläufver- dichter 1 oder 2 angetrieben werden.

Der die Ersattzluft fördernde Verdiohter 29 müsste dann durch eine weitere Turbine oder durch die Turbine 16 angetrieben werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Gasturbinenanlage, bei der ein Teil des gasförmigen Arbeitsmittels unter Verdich tung in mindestens einem Verdichter und Enitspannung in mindestens einer Turbine in einem Kreislauf umströmt, aus welchem ständig eine Teilmenge entnommen und in mindestens einer Turbine entspannt wird und in welchen als Ersatz für die Entnahme durch mindestens einen Verdichter Luft wieder eingeführt wird,

insbesondere zum Antrieb von Schiffen, dadurch gekennzeich net, dass die Turbine, welche die Nutzleistung erzeugt, durch den aus dem Kreislauf ent nommenen .Teil des Arbeitsmittels beauf- schlagt ist und zusätzlich mindestens einen der Verdichter antreibt.

<B>4</B> UNTERANSPRüCHE 1. Ga:sturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzleistungsturhine zusätzlich den Ver dichter antreibt, welcher Luft als Ersatz für die entnommene Teilmenge in den Kreis lauf einführt. 2. Gasturbinenanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die NutzleisItungsturbine in zwei Teile aufgeteilt ist, zwischen denen das Arbeitsmittel in einem Gaserhitzer erhitzt wird.

3. Gasturbinenanlage nach Unteran- spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile der Nutzleistungsturbine durch separate, auf gleicher Welle angeordnete Turbinen gebildet sind, in deren Verbin dungsleitung ein Gasterhitzer angeordnet ist.