Dampf. und Gasturbinenanlage. Wärmekraftanlagen mit Dampf- und Gas turbinen sind bekannt. Bei diesen bekannten Ausführungen werden die Anlagen dadurch miteinander verbunden, dass die Abgase des Gasturbinenteils mindestens einen Teil ihrer Abwärme an die Verbrennungsluft oder an das Speisewasser des Dampfkessels abgeben. Der Gasturbinenteil kann mit innerer Ver brennung arbeiten; die Wärmekraftanlage ist dann eine Dampf-Gas-Anlage. Es ist auch be kannt, mittels der Verbrennungsgase .des Dampfkessels die Druckluft des Kompressors der Gasturbinenanlage auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen.
In diesem Fall weist der Gasturbinenteil Luftturbinen auf und die Wärmekraftanlage ist eine Dampf-Luft- Anlage. Beide Ausführungen bieten bereits wirtschaftliche Vorteile.
Es ist auch bekannt, bei Dampfturbinen anlagen den Dampf nach Expansion auf einen bestimmten Druck durch Zwischenüberhit zung auf höhere Temperatur zu bringen, wo durch das Wärmegefälle des Dampfturbinen teils vergrössert wird und der Wirkungsgrad der Anlage steigt. Die Zwischenüberhitzung erfolgt im allgemeinen durch die Verbren nungsgase im Dampfkessel. Da der Gewinn der Zwisehenüberhitzung nur etwa 4 % be- trägt, wurde dieselbe nur ausnahmsweise bei grossen Leistungen und hohen Dampfdrücken angewendet.
Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, dass mindestens eine Zwischenüber- hitzung des Dampfes durch Abgase des Gas- turbinenteils erfolgt.
Die beiliegende Zeichnung zeigt sehema- tisch zwei Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes.
Fig. 1 zeigt eine Dampf-Gas-Anlage. I be zeichnet die Dampfkesselanlage, II die Dampf turbinenanlage und III die Gasturbinenan- lage. 1 bezeichnet den Rost, 2 den Verdampfer, 3 den L'berhitzer, 4 .den Economiser, 5 das Kamin des Dampfkessels, 6 die Hochdruck- Dampfturbine, 7 den Zwischenüberhitzer, 8 die Niederdruck-Dampfturbine,
9 den Kon densator und 10 einen Stromerzeuger der Dampfturbinenanlage II. Es ist nur eine ein malige Zwisehenüberhitzung des Dampfes an genommen. Ferner bezeichnet 11 den Verdich ter, 12 und 12' einen zweigehäusigen Gastur binenteil, 13 und 13' die Brennräume und 14 einen Stromerzeuger der Gasturbinenan- lage III.
Die Luft wird beispielsweise aus dem Freien angesaugt, im Verdichter 11 auf Druck gebracht und hierauf als Verbren nungsluft dem Brennraum 13' zugeführt. Die Verbrennungsgase strömen zur Gasturbine 12' und nach Austritt aus derselben zum Brenn- raum 13. Die Gasturbinen treiben den Ver dichter 11 und den Stromerzeuger 14 an. Die Abgase der Gasturbine 12 strömen zum Zwi- schenüberhitzer 7, worin der Dampf vor Ein tritt in die Niederdruckturbine 8 auf höhere Temperatur erhitzt wird.
Ein Teil der Abgase der Gasturbine 12 strömt durch die Speise wasservorwärmer 15 und 15' ins Freie; der andere Teil der Abgase kann in einem Luft vorwärmer einen Teil seiner Restwärme an die Brennluft des Dampfkessels abgeben. Im Ausführungsbeispiel gemäss der Zeichnung strömt er als Verbrennungsluft dem Rost 1 des Dampfkessels zu.
Indem die Abgase der Gasturbine als Brennluft im Dampfkessel verwendet werden, kann der übliche Luftvorwärmer wegfallen, und es entsteht eine besonders wirtschaftliche Wärmekraftanlage, da sowohl :die Dampf- wie auch die Gasturbinenanlage billiger werden als normale Anlagen gleicher Leistung. Der Dampf der Niederdruek-Dampfturbine 8 wird im Kondensator 9 kondensiert, und das Kondensat strömt zum Vorwärmer 15', zum Economiser .1, zum Vorwärmer 15 und dann zum Verdampfer 2.
Die Gasturbinenanlage III weist keinen Rekuperator auf. Die Abgase der Gasturbine 12' werden verwertet als Verbrennungsluft und zur Vorwärmung des Speisewassers. Der Verdichter 17. wird nicht gekühlt.
Die Fig. 2 zeigt. eine Dampf-Luft-Anlage. Die Gasturbinenanlage III weist eine einge- häusige Luftturbine auf und besitzt keinen eigenen Brennraum. Die Druckluft des Ver dichters 11 wird in einem Erhitzer 16 durch die Verbrennungsgase des Dampfkessels auf die gewünschte Temperatur gebracht, worauf sie in der Turbine 12 expandiert.
Die Abluft wird durch den Zwischenüberhitzer 7 geleitet, wonach ein Teil durch den Rekuperator 17 fliesst und als Verbrennungsluft dem Rost 1 zuströmt, während der Rest der Abluft durch den Speisewasservorwärmer 15' hindurch ins Freie gelangt. Das Kondensat strömt zum Vor wärmer 15', zum Eeonomiser 4 und zum Ver dampfer 2. Der Dampfturbinenteil 6, 8 und die Gasturbine 12 treiben :denselben Stromer zeuger 10.
Der Gasturbinenteil kann unmittelbar neben dem Dampfturbinenteil aufgestellt wer den, so dass die Überströmleitungen kurz wer den, sieh aber Druck- und Temperaturverluste klein halten lassen und die Gefahr des Durch brennens der Rohre nicht, besteht, da die Ab gase der Gasturbine bereits eine niedere Tem peratur besitzen. Zufolge der niederen Tem peratur der Abgase kann die Zwisehenüber- hitzung des Dampfes nicht auf so hohe Tem peraturen erfolgen wie im Dampfkessel, wo durch der Gewinn kleiner würde. Dieser Nachteil kann aber auf einfache Weise da durch behoben werden, dass der Dampf zwei oder mehrmals zwisehenüberhitzt wird.
Die Anlagekosten und der Rahmbedarf können kleiner gehalten werden als bei der Zwischen überhitzung im Kessel, und damit kommen nicht nur grosse Einheiten für eine Wirkungs- gradverbesserunny durch Zwisehenüberhitzung in Betracht, sondern auch mittlere und klei nere. Ein vorteilhaftes Anwendungsgebiet be findet sieh im Sehiffbau, wo Brennstoffer sparnisse entscheidend sind. Zufolge der höhe ren Wirkungsgrade müssen auch nicht die höchsten Drüeke und Temperaturen Anwen dung finden.
Die Erfindung lässt sich auch bei Gegen- druek-Dampfanlagen für Heizkraftwerke und industrielle Betriebe anwenden. Die Leistung kann dabei beträchtlich erhöht werden, und da die Abgase der Gasturbine nutzbar ver wertet werden, wird die Mehrleistung mit hohem Wirkungsgrad erzeugt.
Die Dampf- und Gasturbinenanlagen kön nen beliebiger Bauart sein; sie können Strom erzeuger oder andere Nutzleistungsmaschinen antreiben. Die Zwischenüberhitzung des Dampfes kann nach einer oder nach zwei oder mehreren Expansionsstufen erfolgen.
Die Zwisehenüberhitzun auf eine be stimmte, durch die Abgase\ der Gasturbine festgelegte Temperatur erfordert. eine be stimmte Abgasmenge der Gasturbine. Die Ar beitsmittelmenge der Gasturbine kann aber auch grösser gewählt werden. Bei mehrfacher Zwisehenüberhitzung können die Zwischen überhitzungen auf voneinander verschiedene Temperaturen erfölgen. Der Gasturbinenteil kann ein- oder mehrgehäusig gebaut sein.
Bei zweigehäusiger Ausführung kann der Verdich- terteil oder bei mehrgehäusiger Ausführung dieses Ver dichterteils ein Teil desselben durch die eine Gasturbine zwecks Anpassung an die Teillast der Dampfanlage mit veränderlicher Drehrahl angetrieben werden. Die andere Gas turbine treibt den Stromerzeuger bzw. die Nutzleistung-smaschine an.
Die Verdichter des Verdichterteils können beliebig auf die Gas turbinen verteilt Eierden. Für den Auslege punkt der Dampf- und Gasturbinenanlage kann das Durehsatzgewicht des Gasturbinen teils gleieli oder grösser als das Brennluftge- w icht des Dampfkessels sein. Die Zwischen überhitzung des Dampfes kann je nachdem auf eine niedrigere oder höhere Temperatur erfolgen.
Es ist vorteilhaft, wenn bei ein maliger Zwischenüberhitzung des Dampfes der Dampfdruck bei der Zwischenüberhitzung zehn ata nicht überschreitet, und der Kom- pressordruek bei eingehäusigem Gasturbinen teil vier ata bzw. bei zweigehäusigem Gast.ur- binenteil sechs ata nicht überschreitet.