CH290987A - Anlage zur Erzeugung verdichteter Nutzluft. - Google Patents

Anlage zur Erzeugung verdichteter Nutzluft.

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CH290987A
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gas turbine
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Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/06Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas

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Description


  Anlage zur Erzeugung     verdichteter    Nutzluft.    Die     Erfindung    betrifft eine Anlage zur  Erzeugung verdichteter Nutzluft, deren Nutz  luftverdichter durch eine     Cvasturbinenanlage     mit eigenem Verdichter zur Verdichtung ihres  Arbeitsmittels angetrieben ist.

   Die Erfindung  besteht darin, dass der     Nutzluftverdichter     über eine zur Regelung des Betriebes dienende  Leitung mit. einer Zwischenstufe des     Verdich-          tex:s    der     Gasturbinenanlage    verbunden ist,       welehe    Zwischenstufe     mindestens    zeitweise  während des Betriebes einen niedrigeren       Druck    aufweist, als am Eintritt in diese Regel  leitung herrscht und     dass    in der Regelleitung  ein Organ zur Einstellung des     Durchfluss-          querschnittes    angeordnet ist.  



  Der     Nutzluftverdichter    kann ausserdem  über eine     Abführleitung_    mit einer Stelle  ausserhalb der Anlage verbunden sein, die  einen niedrigeren Druck aufweist, als am Ein  tritt in diese     Abführleitung    herrscht. Auch  kann in der     Abführleitung    ein Organ zur       Einstellung    des     Durchfhzssquerschnittes    ange  ordnet sein. Der Verdichter der Gasturbinen  anlage kann auch zusätzlich mit einer     elek-          trisehen    Maschine gekuppelt sein, welche an  ein elektrisches Netz geschaltet ist.

   In der     Re-          ,relleitung    kann ein Kühler und gegebenenfalls  ein     Riickschlagorgan    angeordnet sein, welch       letzteres    ein Abströmen von Arbeitsmittel aus       dem        Verdiehter    der     Gasturbinenanlage    ver  hindert. In der Förderleitung des     Nutzluftver-          diehters    wird zweckmässig ein Organ zur Ein-    Stellung des     Durchflussquersehnittes    angeord  net. In bestimmten Fällen kann der Nutzluft  verdichter über ein die Drehzahl erhöhendes  Getriebe durch die     Gasturbinenanlage    ange  trieben werden.

   Die elektrische Maschine kann  über ein ein- und ausschaltbares Wechsel  getriebe durch die     Gasturbinenanlage    ange  trieben werden.  



  Die Erfindung ist nachstehend an Hand  zweier Ausführungsbeispiele des Erfindungs  gegenstandes näher erläutert.  



       Fig.    1 zeigt eine erste Anlage und       Fig.    2 eine weitere Anlage mit einer Reihe  von     Ergänzungen.     



  Die Anlagen nach     Fig.    1 und 2 besitzen  einen     Nutzhlftverdichter    1, der durch eine       Gasturbinenanlage    angetrieben ist. Die Gas  turbinenanlage     umfasst    im wesentlichen den  Verdichter 2, die Brennkammer 3, die Gas  turbine 4 und den     Rekuperator    5. Als Brenn  stoff für die Brennkammer wird ein Gas, zum  Beispiel     Hochofengas,    verwendet, welches  durch den Verdichter 6 dem Brenner 7 zuge  leitet wird. Dieser Verdichter ist über ein  die Drehzahl erhöhendes Getriebe 8 von der  Gasturbine 4 angetrieben.  



  Der Verdichter 2 der     Gasturbinenanlage     saugt durch die Leitung 9 Verbrennungsluft  an, verdichtet dieselbe und fördert sie über  die Leitung 10 in den     Rekuperator    5. Hier  wird sie durch die Abgase der Gasturbine 4  vorgewärmt und dann durch die Leitung<B>11</B>      in die     Brennkammer    3 geführt. Das durch den  Brenner 7 eingeführte Brenngas verbrennt  in der zugeführten Luft und erhitzt. sie dabei.  Die     entstehenden    Gase gelangen dann durch  die Leitung 12 in die Turbine 4 und nach  Arbeitsleistung durch die Leitung 13 in den       Rekuperator    5.

   Nachdem sie hier einen Teil  ihrer     Wärme    an die frisch verdichtete Luft  übertragen haben, strömen sie durch die Lei  tung 14 aus der     Gasturbinenanlage    ab.  



  Zur Regelung der Leistung der Gastur  binena.nlage besitzt. die Leitung 15, durch  welche das Brenngas dem Brenner 7 zugeführt  wird, eine Umgehungsleitung 16, durch welche  je nach     Einstellung    des Regelorganes 17 ein  Teil des verdichteten Brenngases wieder dem  Verdichter 6 zurückgeführt werden kann. Um  hierbei eine unzulässige Erwärmung zu ver  meiden, ist in der Leitung 16 ein Kühler 18  angeordnet, welcher die rückgeführten Gase  etwa auf die Temperatur der durch die Lei  tung 19 zugeführten Gase abkühlt. Auch in  der Leitung     1'5        ist    ein Regelorgan 20 angeord  net, durch welches die Regelung weiter noch  verfeinert werden kann.  



  Die geschilderte     Gasturbinenanlage    ist über  ein die Drehzahl erhöhendes Getriebe 21 mit  dem     Nutzluftv        erdichter    1 gekuppelt. Dieser       Nutzluftverdichter    saugt durch die Leitung       ??,    zum Beispiel aus dem Freien, Luft an und  fördert sie durch die Leitung 23 zu einer  nicht. gezeichneten Verbrauchsstelle, zum Bei  spiel als Verbrennungsluft in einen. Hoch  ofen.  



  Gemäss der Erfindung ist der     Nutzluft-          verdiehter    1 über die zur Regelung dienende  Leitung     2-1    mit einer Zwischenstufe     2'5    des  Verdichters 2 der     Gasturbinenanlage    verbun  den. Diese Zwischenstufe weist mindestens  zeitweise während des Betriebes, für den die  Anlage bestimmt. und ausgelegt ist, einen nied  rigeren Druck auf, als am Eintritt in die Re  gelleitung herrscht. Ferner ist in der Regel  leitung ein Organ 26 angeordnet, welches zur  Einstellung des     Durchflussquersehnittes    dient.  



  An die Regelleitung 24 ist ausserdem noch  eine     Abströmleitung    27 mit einem Regelorgan         28    angeschlossen, durch welche     verdichtete     Luft an eine Stelle ausserhalb der Anlage, die  einen geringeren Druck als die     Abströmlei-          tung    am Eintritt aufweist, abgeführt werden  kann.  



  Ausserdem ist die     Gasturbinenanlage    über  das Getriebe 29 auch mit einer elektrischen  Maschine 30 gekuppelt, die ihrerseits an ein  elektrisches Netz 31 geschaltet ist.  



  Durch Einstellung des Querschnittes des  Regelorganes 26 lässt sieh auf einfache Weise  die durch die Leitung 23 zur Verbrauchsstelle  geförderte Luftmenge innerhalb der ge  wünschten Grenze festlegen. Wird das Regel  organ 26 mehr geschlossen, so wird ein grö  sserer Anteil der vom Verdichter 1 geförder  ten Luft der Verbrauchsstelle zugeführt. Wird  umgekehrt der Querschnitt des Regelorganes  26 vergrössert, so strömt eine geringere Menge  Luft zur Verbrauchsstelle. Ist das Regelorgan  26 vollständig geöffnet, so vermindert sich  wohl der     Förderdruck    des     Nutzluftverdichters     1.

   Trotzdem strömt dann die grösstmögliche  Menge aus dem Verdichter 1 in den Ver  dichter 2 über, weil der Querschnitt. des     Re-          gelorganes    entsprechend vergrössert ist. Will  man die durch die Leitung 23 zu den Ver  brauchsstellen geführte Luftmenge noch wei  ter vermindern, so wird das Ventil 28 in der       Abströmleitung    27 geöffnet, so dass ein Teil  der Luft aus der Anlage abgeführt. wird.  Auf diese Art lässt sieh innerhalb des nor  mal vorkommenden Betriebsbereiches eine  praktisch verlustlose Regelung der     Nutzliift-          menge    erreichen. Dadurch lässt sieh die Wirt  schaftlichkeit des Betriebes wesentlich ver  bessern.  



  Eine weitere     Vereinfachung    der Regelung  ergibt sieh noch durch die elektrische Ma  schine 30. Diese     Maschine    läuft synchron mit  dem Netz 31. Erzeugt die     Gasturbinenanlage     eine grössere Leistung, als vom     Nutzluftver-          dichter    1 gebraucht wird, so wird der     Über-          schuss    in der Form von elektrischer Energie  dem Netz 31 zugeführt.

   Ohne irgendwelche       Regeleinflüsse    passt sieh die Abführung von  elektrischer Energie immer der     Differenz    der           Gasturbinenleistung    und der vom Nutzluft  verdichter verlangten Leistung an, Sollte ein  mal die Leistung der     Gasturbinenanlage    klei  ner als die vom Verdichter 1 verlangte Lei  stung sein, so arbeitet die elektrische Maschine  30 als Motor und ergänzt den Leistungsman  gel. In den meisten Fällen wird es sieh zwar  empfehlen, die gesamte Anlage so zu be  messen, dass in jedem Betriebsfall durch die  elektrische Maschine 30 Leistung dem Netz  abgegeben werden kann.

   Beim Abschalten der  elektrischen Maschine kann die Gasturbinen  anlage mit. einer von der     Netzfrequenz    unab  hängigen grösseren oder kleineren Drehzahl  betrieben werden.  



  Wie in     Fig.    2 gezeigt, kann in der Regel  leitung 24 noch ein Kühler 32. angeordnet sein,  durch den der Wirkungsgrad der Gasturbinen  anlage noch etwas     verbessert    werden kann.  Ausserdem empfiehlt es sieh, ein     Rückschlag-          organ    33 in der     Leitung    24 anzuordnen, um  ein Rückströmen von Luft aus dem Verdich  ter 2 nach der     Abführleitung    2:7 zu verhin  dern.

   Der     Brenngasverdiehter    6 kann noch  mit einer     Rekuperationsturbine    34 ausgerüstet  werden, die in der     Umführungsleitung    16  anzuordnen     ist.    Durch diese Massnahme kann  der Wirkungsgrad der Brenngasförderung  noch etwas verbessert werden. Schliesslich  kann zwischen der     Gasturbinenanlage    und der  elektrischen Maschine 30 noch ein ein- und       sussehaltbares    Wechselgetriebe 35 Verwen  dung finden, so     da.ss    der Betrieb der Gastur  binenanlage unabhängig von der Netzfre  quenz eingestellt werden kann.

   Dieses Getriebe  <B>35</B> kann als hydraulisches Strömungsgetriebe  ausgebildet werden, durch welches die Dreh  zahl und damit das übertragene Drehmoment  in     geeigneter    Weise verändert. werden kann.  An Stelle eines hydraulischen Getriebes  könnte auch ein mechanisches Getriebe ver  wendet werden.  



  In der     Förderleitung    23 kann noch ein  Regelorgan 36 angeordnet sein.  Selbstverständlich kann die Gasturbinen  anlage auch mit anderem     Brennstoff,    zum  Beispiel mit Kohle oder Öl, betrieben werden.    Bei Verwendung von Kohle     würde    diese  zweckmässig in Staubform verwendet.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Anlage zur Erzeugung verdichteter Nutz luft, deren Nutzluftverdichter durch eine Gas turbinenanlage mit eigenem Verdichter zur Verdichtung ihres Arbeitsmittels angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutz luftverdichter über eine zur Regelung des Be triebes dienende Leitung mit einer Zwischen stufe des Verdichters der Gasturbinenanlage verbunden ist, welche Zwischenstufe minde stens zeitweise während des Betriebes einen niedrigeren Druck aufweist, als am Eintritt in diese Regelleitung herrscht und dass in der Regelleitung ein Organ zur Einstellung des Durchflussquerschnittes angeordnet ist.
    UNTERANSPRLTCHE 1. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzluftverdichter ausserdem über eine Abführleitung mit einer Stelle ausserhalb der Anlage verbunden ist, die einen niedrigeren Druck aufwellt, als am Eintritt. in diese Abführleitung herrscht, und dass in der Abführleitung ein Organ zur Ein stellung des Durchflussquerschnittes angeord net ist. 2. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter der Gas turbinenanlage zusätzlich mit. einer elektri schen Maschine gekuppelt ist, welche an ein elektrisches Netz geschaltet ist. 3.
    Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelleitung ein Kühler angeordnet ist. 4. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelleitung ein Rückschlagorgan angeordnet. ist, welches ein Abströmen von Arbeitsmittel aus dem Ver dichter der Gasturbinenanlage verhindert. 5. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Förderleitung des Nutzluftverdichters ein Organ zur Einstel lung des Durchflussquerschnittes angeordnet ist. 6.
    Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzluftverd-ichter über ein die Drehzahl erhöhendes Getriebe durch die Gasturbinenanlage angetrieben ist. 7. Anlage nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine über ein ein- und au:;selialtbares eehsel@,e- triebe durch die Gasturbinenanlage angetrie ben ist.
CH290987D 1951-03-15 1951-03-15 Anlage zur Erzeugung verdichteter Nutzluft. CH290987A (de)

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