CH705181A1 - Verfahren zum Kühlen einer Gasturbinenanlage sowie Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage (10), bei welchem verdichtete Luft aus einem Verdichter (1) entnommen und zur Kühlung in einem innenliegenden Kühlkanal durch thermisch belastete Bauteile (31, 32, 33) der Brennkammer (2) und/oder der Turbine (3) geleitet wird, anschliessend rückgekühlt und dem Verdichterhauptstrom im Verdichter (1) zugefügt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Teil der rückgekühlten Luft bei oder vor der Rückführung in den Verdichter (1) mit Wassertropfen übersättigt oder teilgesättigt wird und ein Kühlnebel (37, 38, 39) erzeugt wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Gasturbinenanlage (10) mit geschlossenem Kühlkreislauf, die zur Durchführung des Verfahrens eine Einspritzanordnung zur Einleitung von Wasser (6) in rückgeführte Kühlluft umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Gasturbinen. Sie betrifft ein Verfahren zum Kühlen einer Gasturbine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Gasturbinenanlage gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 12 zur Durchführung des Verfahrens.

STAND DER TECHNIK

[0002] Gasturbinen (Gasturbinenanlagen) verwenden zur Kühlung der heissen Teile, besonders der Brennkammer und der vom Heissgas durchströmten Turbine entweder Kühlfluide, die dem Verdichter (Kompressor) bei passendem Druck entnommen, manchmal auch noch nachgekühlt werden, und nach erfolgter Kühlung der heissen Teile der Turbinenströmung beigegeben werden, oder geschlossene Kühlkreisläufe, die von einer fremden Kühlfluidquelle, meistens mit Wasserdampf, versorgt werden. Bei letzteren - die häufig in Kombikraftwerken zu finden sind - kann die Kühlwärme im nachgeschalteten Prozess oft noch genutzt werden. Eine weitere Möglichkeit, die beispielsweise in der EP 0 899 425 der Anmelderin beschrieben ist, kombiniert speziell bei der Schaufelkühlung ein geschlossenes Dampfkühlsystem im Hauptteil der Schaufel mit einem offenen Kühlsystem im Bereich der Schaufeleintrittskante.

[0003] Aus der US 5 611 197 ist eine Gasturbine mit einem geschlossenen Kühlsystem für die Leit- und Laufschaufeln sowie das Heissgasgehäuse der Turbine vorgeschlagen worden, bei welchem dem Verdichter auf einer mittleren Druckstufe oder am Ausgang Luft bei einem bestimmten Druck entnommen, als Kühlluft durch die zu kühlenden Bauteile geführt und anschliessend auf einer geeigneten niedrigeren Druckstufe wieder in den Verdichter eingespiesen wird. Die zurückgeführte Kühlluft kann dabei vor der Einspeisung in den Verdichter zusätzlich auch noch in einem Kühler abgekühlt werden.

[0004] Aus der US 7 263 834 ist weiter eine Gasturbine mit teilgeschlossenem Kühlsystem bekannt, in dem ein Teil der Kühlluft zur Filmkühlung der dem Heissgas ausgesetzten Bauteiloberflächen genutzt wird und ein weiterer Teil der Kühlluft in den Verdichter zurückgeführt wird.

[0005] Aus der US 6 012 279 ist zur Leistungssteigerung eine Wassereinspritzung zur Zwischenkühlung zwischen einem Niederdruckverdichter und einem Hochdruckverdichter bekannt.

[0006] Die Kühlluftzumischung führt zu Mischungsverlusten im Verdichter und die Wassereinspritzung zu Mischungsverlusten und erhöhter Baulänge.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0007] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Kühlverfahren für eine Gasturbinenanlage sowie eine Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, welche die Nachteile bekannter Verfahren bzw. Gasturbinenanlagen vermeidet und sich insbesondere durch eine hohe Kühleffektivität bei gleichzeitig einfachem Aufbau und Betrieb und hohem Gesamtwirkungsgrad der Anlage auszeichnet.

[0008] Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, die rückgekühlte Kühlluft vor oder bei der Rückführung in den Verdichter mit Wassertropfen zu beladen, um so die Rückführung in den Verdichter mit einem zusätzlichen Zwischenkühlungseffekt im Verdichter zu kombinieren. Durch die Zwischenkühlung im Verdichter wird die Kompressionsarbeit reduziert, d.h. die Verdichterleistung nimmt ab und entsprechend die Gesamtleistung und der Wirkungsgrad der Gasturbinenanlage zu. Ausserdem werden durch die kombinierte Einleitung von rückgeführter Luft und Wassertropfen die Mischungsverluste reduziert und gleichzeitig die Wirkung vergrössert, so dass ein besserer Gesamtwirkungsgrad und eine höhere Leistung erzielt werden kann.

[0009] Erfindungsgemäss wird bei dem Verfahren zum Kühlen einer Gasturbinenanlage mit einem Verdichter, welcher eingangsseitig Ansaugluft ansaugt und zu ausgangsseitig zur Verfügung stehender Verdichterendluft verdichtet, mit mindestens einer Brennkammer, in welcher unter Verwendung der Verdichterendluft ein Brennstoff unter Bildung von Heissgas verbrannt wird, sowie mit mindestens einer Turbine, in welcher das Heissgas unter Arbeitsleistung entspannt wird und verdichtete oder teilverdichtete Kühlluft aus dem Verdichter entnommen wird. Die entnommene Kühlluft wird zur Kühlung in einem innenliegenden Kühlkanal durch thermisch belastete Bauteile der Brennkammer und/oder der Turbine geleitet. Anschliessend wird sie rückgekühlt und dem Verdichthauptstrom im Verdichter stromauf der Kühlluftabzweigung wieder zugefügt. Vor oder während der Rückführung in den Verdichterhauptstrom wird zumindest einem Teil der rückgekühlten Luft bei oder vor der Rückführung in den Verdichter mit Wassertropfen übersättigt oder teilgesättigt.

[0010] Eine Ausführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass Wassertropfen durch Zerstäuben in Düsen oder Hochdruckdüsen beim Einspritzen von Wasser in rückgeführte Luft erzeugt wird. Mit Hochdruckdüsen lassen sich kleine Tropfengrössen erreichen. Um eine schnelle Verdampfung der Tropfen nach Eintritt in die Verdichterströmung zu gewährleisten und damit den vorteilhaften Zwischenkühlungseffekt zu erzielen, sollten die Tropfen möglichst klein sein. Typischerweise ist die mittlere Grösse (beispielsweise als Sauterdurchmesser gemessen) der Wassertröpfchen geringer als 75 µm, bevorzugt geringer als 50 µm oder sogar geringer als 30 µm, beispielsweise 25 µm.

[0011] Gemäss einer weiteren Ausführung des Verfahren wird das Wasser über Düsen oder Hochdruckdüsen mit einer Temperatur eingespritzt die über der Siedetemperatur des Wassers nach der Einspritzung liegt, so dass bei der Einspritzung in die rückgeführte Kühlluft als Folge des Druckabfalls über den Düsen (auch Zerstäuber genannt) in den Wassertröpfchen oder in dem Wasserfilm Siedeblasen erzeugt werden, die zu einer explosionsartigen Zerkleinerung der Tröpfchen oder des Films führen. Typischerweise wird das Wasser vorgewärmt, um es über die Siedetemperatur zu bringen, es kann aber beispielsweise auch heisses Wasser auf hohem Druckniveau aus einem Wasserdampfkreislauf genutzt werden.

[0012] Dieses sogenannte «Flashen» führt zur Explosion oder Zerkleinerung der Tröpfchen oder des Films als Folge des plötzlichen teilweisen Siedens. Eine derartige Zerkleinerung führt zur Erzeugung sehr kleiner Wassertröpfchen in dem gasförmigen Medium. Nach der Zerkleinerung ist die mittlere Grösse der Wassertröpfchen geringer als 5 µm, im Allgemeinen geringer als 3 µm, vorzugsweise geringer als 2 µm, beispielsweise 1,2 µm. Dies bedeutet, dass Zerstäuber in den Zerstäubungseinrichtungen verwendet werden können, wenn sie nach der Zerkleinerung zu Tröpfchen der genannten mittleren Grösse führen. In diesem Zusammenhang ist es von Wichtigkeit, dass die Zerstäubungseinrichtungen, insbesondere die Flash- Zerstäubungseinheiten derart befestigt und angeordnet sind, dass die Wassertropfen durch die Dampfbildung in den Wassertropfen weiter zerkleinert werden.

[0013] Vorzugsweise wird eine Flash-Zerstäubungseinheit verwendet, die mit Wirbelzerstäubern versehen ist. Bei einem derartigen bekannten Wirbelzerstäuber wird das Wasser in einer Wirbelkammer in Wirbelbewegung versetzt. Das wirbelnde Wasser tritt über einen Auslass aus. Es wurde offensichtlich, dass die Dicke der austretenden Schicht an Wasser lediglich ein Bruchteil (beispielsweise 10%) des Durchmessers des Auslassdurchgangs ist. Die darauffolgende Flash-Zerkleinerung führt zu Tröpfchen, die (in Abhängigkeit von dem Druckabfall, der Temperatur und dem Durchmesser des Auslasses) eine mittlere Grösse von 5 um oder weniger haben. Aufgrund der reduzierten Grösse der Wassertröpfchen wird die Gefahr eines Kontakts der Wassertröpfchen mit dem Inneren der Rückführungsleitung und Bauteilen des Verdichters minimiert.

[0014] Es ist klar, dass es zur Realisierung dieser Zerkleinerung wichtig ist, dass die Bedingungen (insbesondere die Änderung der Bedingungen), unter denen das Wasser in dem gasförmigen Medium zerstäubt wird, zur Zerkleinerung optimal sind. Wichtige Bedingungen für die Flash- Zerkleinerung sind die Temperatur des Verdampfungsmittels, der Zerstäubungsdruck, bei dem das Wasser in dem gasförmigen Medium zerstäubt wird und der Durchmesser des Auslassdurchgangs. Daher umfasst die Flash-Zerstäubungseinheit vorzugsweise Mittel zum Einstellen der Temperatur des Verdampfungsmittels und/oder des Zerstäubungsdrucks.

[0015] Wie oben angegeben, können in der erfindungsgemässen Verdichtungsvorrichtung im Prinzip bekannte Düsen oder Zerstäuber Verwendung finden. Zur Erzeugung eines Kühlnebels können diese Düsen das Wasser in der Kühlluft in einer Richtung freigeben, die entweder quer oder parallel zur Strömung der Kühlluft ist.

[0016] Gemäss einer weiteren Ausführung des Verfahrens wird der Kühlnebel in einer Venturidüse erzeugt, durch die die rückzuführende Luft strömt. In die Luft wird am oder direkt stromab des engsten Querschnitts der Venturidüse Wasser zugeführt. Das Wasser wird durch die schnelle Luftströmung mitgerissen und dabei in kleine Tropfen zerteilt.

[0017] Nach einer weiteren Ausführung des Verfahrens wird die mit Wassertröpfchen übersättigte oder teilgesättigte rückgeführte Luft durch mindestens eine Leitschaufel in die Verdichterströmung eingeführt.

[0018] Nach einer anderen Ausführung des Verfahrens wird das Wasser und rückgeführte Luft separat in mindestens eine Leitschaufel eingeleitet und in dieser Schaufel zu einem Kühlnebel vermischt. Dieser Kühlnebel wird von der Schaufel aus in die Verdichterströmung eingeführt. Die Leitschaufel ist zur Durchführung des Verfahrens hohl oder mit Leitungskanälen für Wasser und Luft ausgeführt. Typischerweise mündet der Wasserkanal in den Luftkanal über eine Düse. Als Düse kann im einfachsten Fall eine Bohrung, typischerweise eine Verengung in der Austrittsöffnung des Wasserkanals mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen sein.

[0019] Entsprechend einer weiteren Ausführung werden Wasser und rückgeführte Luft in mindestens eine Leitschaufel des Verdichters eingeführt und von dieser durch in Strömungsrichtung hintereinander liegende Öffnungen in die Verdichterströmung eingeführt und an der Schaufeloberfläche zur Erzeugung eines Kühlnebels vermischt. Dazu wird beispielsweise Wasser von der Schaufeloberfläche in Strömungsrichtung eingespritzt und stromab der Wassereinspritzung die rückgeführte Kühlluft durch eine Öffnung aus dem Schaufelprofil in die Verdichterhauptströmung eingeleitet. Der Abstand zwischen dem Ort der Wassereinspritzung und der Öffnung zur Luftrückführung beträgt beispielsweise weniger als 30% Sehnenlänge des Schaufelprofils, bevorzugt weniger als 10% Sehnenlänge des Schaufelprofils.

[0020] Sowohl durch Wassereinspritzung in den Verdichter als auch durch Kühlluftrückführung in den Verdichter wird der Druckaufbau im Verdichter verschoben. Die Wassereinspritzung führt zu einem Zwischenkühlungseffekt, der den Volumenstrom reduziert und zu einer Verschiebung des Druckaufbaus Richtung Verdichterende führt. Die Kühlluftrückführung führt inhärent zu einer Vergrösserung des Volumenstroms im Verdichter und damit zu einem höheren Druckaufbau im Bereich vor der Kühlluftrückführung. Beide Effekte für sich genommen haben einen negativen Einfluss auf den sicheren Betrieb des Verdichters, da eine Verschiebung des Druckaufbaus die Sicherheitsmarge gegen Verdichterpumpen reduziert und beispielsweise bei einem Unterfrequenzereignis zu einem Verdichterpumpen führen kann.

[0021] Gemäss einer Ausführung des Verfahren wird das Verhältnis von zugeführtem Wasser und rückgeführte Luft so geregelt, dass eine Verschiebung des Druckaufbaus im Verdichter durch den Zwischenkühlungseffekt des eingespritzten Wassers zumindest teilweise durch die Zuführung von rückgeführter Kühlluft kompensiert wird. Beispielsweise wird die eingespritzte Wassermenge so gewählt, dass die Druckänderung durch Wassereinspritzung durch die gleichzeitige Kühlluftrückführung an der kritischsten Stufe um die Hälfte reduziert wird oder sogar ganz kompensiert wird. Weiter kann ein Regelorgan, beispielsweise ein Regelventil oder eine Klappe zur Regelung des rückgeführten Kühlluftstroms vorgesehen sein, dass den rückgeführten Kühlluftstrom abhängig von der Wassereinspritzmenge regelt. Typischerweise wächst der Kühlstrom mit zunehmender Wassereinspritzmenge, beispielsweise ist er proportional zur Wassereinspritzmenge. Alternativ können auch Booster zur Regelung der Kühlluftströme verwendet werden. Vorteilhaft wird ein Mindestkühlluftfluss sichergestellt. Ein Mindestkühlluftfluss kann beispielsweise durch ein Ventil oder eine Klappe mit einer Mindestöffnung oder durch einen Bypass mit Drossel oder Blende um das Regelorgan realisiert werden.

[0022] Typischerweise wird die Wassereinspritzung zur Abdeckung von Spitzenlasten genutzt. Eine mit der Wassereinspritzung zunehmende oder proportionale Erhöhung des rückgeführten Kühlluftstroms führt zu einer verbesserten Kühlung der Heissgasteile. Weiterhin führt die Wassereinspritzung bei konstanter Heissgastemperatur zu einer NOx Reduktion. Die Kombination von Wassereinspritzung und erhöhtem rückgeführten Kühlluftstrom erlaubt daher eine Erhöhung der Heissgastemperatur, was wiederum zu einer weiteren Leistungssteigerung führt. Für einen Spitzenlastbetrieb wird daher die Kombination von Wassereinspritzung mit erhöhtem rückgeführten Kühlluftstrom und erhöhter Heissgastemperatur vorgeschlagen. Die Heissgastemperatur und der Kühlluftstrom können beispielsweise als Funktionen der Wassereinspitzmenge geregelt werden. In einem anderen Beispiel werden der Kühlluftstrom und die Wassereinspitzmenge als Funktionen der Heissgastemperatur geregelt. Weiter ist eine Regelung der Heissgastemperatur und die Wassereinspritzmenge als Funktion der Kühlluftmenge geregelt werden. Typischerweise sind diese Funktionen stetig zunehmend.

[0023] Um sicher zu stellen, dass das zugeführte Wasser im Verdichter verdunstet und zu dem gewünschten Zwischenkühlungseffekt führt, wird nach einer Ausführung des Verfahrens die Verdichterluft nach der Zuführung der mit Wassertropfen übersättigten Kühlluft (Kühlnebel) noch in mindestens zwei Verdichterstufen weiter verdichtet, bevor sie einer Brennkammer zugeführt wird.

[0024] Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Kühlluft zur Filmkühlung durch an den Bauteilen angeordnete Filmkühlungslöcher in die Turbinenströmung eingespiesen wird. Beispielsweise werden die Schaufeln der Turbine mittels der Kühlluft gekühlt, wobei Filmkühlbohrungen an den Schaufeleintrittskanten und/oder den Schaufelaustrittskanten angeordnet sind. Hierdurch werden mit einem geringen Verlust an Kühlluft die thermisch besonders stark belasteten Kanten der Schaufeln wirksam filmgekühlt. Typischerweise wird ein geringer Teil der Kühlluft, d.h. weniger als 50% der in die Schaufel eingeleiteten Luft, zur Filmkühlung verwendet.

[0025] Neben dem Verfahren ist eine Gasturbinenanlage, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, Gegenstand der Erfindung. Eine derartige Gasturbinenanlage umfasst mindestens einen Verdichter, welcher eingangsseitig Ansaugluft ansaugt und zu ausgangsseitig zur Verfügung stehender Verdichterendluft verdichtet, mindestens eine Brennkammer, in welcher unter Verwendung der Verdichterendluft ein Brennstoff unter Bildung von Heissgas verbrannt wird, sowie mindestens eine Turbine, in welcher das Heissgas unter Arbeitsleistung entspannt wird. Zur Kühlung von thermisch belasteten Bauteilen der Brennkammer und/oder der Turbine sind erste Kühlleitungen von dem Verdichter und/oder dem Ausgang des Verdichters zu den thermisch belasteten Bauteilen und zweite Kühlleitungen zurück zum Verdichter zurück vorgesehen. Weiter umfasst die erfindungsgemässe Gasturbine in den ersten Kühlleitungen erste Kühler zur Rückkühlung der Kühlluft, in den zweiten Kühlleitungen zweite Kühler und stromab der zweiten Kühler eine Einspritzanordnung zur Einleitung von Wasser in die rückgeführte Kühlluft.

[0026] Gemäss einer weiteren Ausführung ist in der zweiten Kühlluftleitung ein Plenum und eine Hochdruckdüse zur Wassereinspritzung in das Plenum vorgesehen, mit denen während des Betriebes der Gasturbinenanlage ein Kühlnebel erzeugt werden kann.

[0027] Nach einer alternativen Ausführung der Gasturbinenanlage ist in der zweiten Kühlluftleitung eine Venturidüse angeordnet ist, in deren engsten Querschnitt eine Wasserzuführung mündet, so das während des Betriebes der Gasturbinenanlage ein Kühlnebel aus feinen Wassertropfen in Kühlluft erzeugt werden kann.

[0028] In einer weiteren alternativen Ausführung der Gasturbinenanlage umfasst der Verdichter mindestens eine Leitschaufel, die mindestens einen Kanal zur Rückführung von Kühlluft aufweist, welcher durch einen Schaufelfuss, ein Schaufelblatt und eine Öffnung in den Strömungskanal des Verdichters führt.

[0029] Um zu verhindern, dass sich in den Rückführungsleitungen, insbesondere im Bereich von Umlenkung der Kanäle in den Verdichterschaufeln, grosse Sekundärtropfen bilden, die zu Erosion an den nachfolgenden Schaufeln führen können, wird in einer weiteren Ausführungsform eine Leitschaufel vorgeschlagen, die mindestens eine Wasserzuführung umfasst, welche durch das Schaufelblatt führt und im eingebauten Zustand stromauf oder stromab der Öffnung zur Rückführung der Kühlluft in den Strömungskanal mündet.

[0030] Um eine effektive Vermischung der rückgeführten Kühlluft mit der Hauptströmung im Verdichter zu realisieren, ist in einer Ausführungsform der Strömungskanal vor der Verdichterleitschaufelreihe, durch die Kühlluft zurückgeführt wird, erweitert und nach dieser Verdichterleitschaufelreihe verkleinert. Die resultierenden Änderungen im Strömungskanalquerschnitt führen zu zusätzlichen Strömungsbeschleunigungen, die eine Vermischung unterstützen. Ausserdem kann durch die Änderungen im Strömungskanalquerschnitt die Störung der Hauptströmung durch den eingebrachten Volumenstrom der rückgeführten Kühlluft minimiert werden. Vor bzw. nach der Verdichterleitschaufel bedeutet beispielsweise der Bereich zwischen dem Ort der Kühllufteinleitung und dem jeweils engsten Querschnitt der vorangehenden bzw. nachfolgenden Laufschaufel.

[0031] Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus Ausführungsbeispielen sowie den abhängigen Ansprüchen.

[0032] Alle erläuterten Vorteile sind nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das Verfahren auch für eine Gasturbine mit sequentieller Verbrennung angewandt werden. Entsprechend ist auch eine Gasturbinenanlage mit sequentieller Verbrennung und Kühlluftrückführung Gegenstand der Erfindung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0033] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen: <tb>Fig. 1<sep>ein stark vereinfachtes Anlagenschema einer Gasturbinenanlage gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit alternativen Kühlkreisläufen mit Rückkühlung zur Kühlung von Schaufeln in der Turbine und Wassereinspritzung in Plena der Rückführungsleitungen; <tb>Fig. 2<sep>schematisch eine beispielhafte Verdichterschaufel mit Kanälen zur Einleitung von tropfenbeladener Kühlluft durch die Schaufel in den Strömungskanal des Verdichters; <tb>Fig. 3<sep>schematisch eine beispielhafte Verdichterschaufel mit separaten Kanälen zur Einleitung von rückgeführter Luft und Wasser durch separate Öffnungen; <tb>Fig. 4<sep>schematisch eine beispielhafte Verdichterschaufel mit separaten Kanälen zur Einleitung von rückgeführter Luft und Wasser durch eine gemeinsame Austrittsöffnung.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0034] In Fig. 1 ist ein stark vereinfachtes Anlagenschema einer Gasturbinenanlage gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit drei separaten Kühlkreisläufen für drei Turbinenleitschaufeln wiedergegeben. Die Gasturbinenanlage 10 umfasst einen mehrstufigen Verdichter 1, eine Brennkammer 2 und eine mehrstufige Turbine 3. Verdichter 1 und Turbine 3 weisen entsprechende Schaufelreihen auf, die auf einem gemeinsamen Rotor angeordnet sind. Der Verdichter 1 saugt eingangsseitig Ansaugluft 4 an, verdichtet sie und gibt sie ausgangsseitig in Form von Verdichterendluft 14 an die Brennkammer 2 ab, wo sie als Verbrennungsluft zur der Verbrennung eines (flüssigen oder gasförmigen) Brennstoffes 20 verwendet wird. Das bei der Verbrennung entstehende Heissgas 15 wird in der nachfolgenden Turbine 3 unter Arbeitsleistung entspannt und schliesslich als Abgas 5 an einen Kamin oder - in einem Kombikraftwerk - an einen nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger weitergeleitet.

[0035] In der Turbine 3 befinden sich - umgeben von einem Heissgasgehäuse - verschiedene Reihen von Leitschaufeln 31, 32, 33 und Laufschaufeln 34, 35, 36, die dem aus der Brennkammer 2 kommenden Heissgas 15 ausgesetzt sind, wobei die thermische Belastung der Schaufeln und Gehäuseteile bzw. der Wände der Übergangsstücke umso grösser ist, je näher sie am Eingang der Turbine 3 platziert sind. Diese thermisch stark belasteten Bauteile müssen gekühlt werden, um bei den für einen guten Wirkungsgrad erforderlichen hohen Heissgastemperaturen eine ausreichende Lebensdauer zu erreichen.

[0036] Erfindungsgemäss werden die thermisch belasteten Bauteile nun mit Kühlluft gekühlt, die aus dem Verdichter 1 bei einem vorgegebenen Druckniveau entnommen, über erste Kühlleitungen 11, 12, 13 zu den zu kühlenden Bauteilen geführt, dort zur Kühlung eingesetzt und anschliessend zum überwiegenden Teil über zweite Kühlleitungen 21, 22, 23 zum Verdichter 1 zurückgeführt und dort auf einem niedrigeren Druckniveau wieder eingespiesen wird. Durch diese Art der Wiedereinspeisung kann der Verdichter 1 den beim Kühlvorgang entstandenen Druckverlust ausgleichen. Die Kühlluft nimmt damit zu einem überwiegenden Teil als Verbrennungsluft am Verbrennungsprozess Teil und führt daher nur zu geringen Leistungsverlusten. Die Kühlung der thermisch belasteten Bauteile ist überwiegend eine Innenkühlung, bei der die Kühlluft durch im Inneren der Bauteile vorgesehene Kühlkanäle strömt. Es ergibt sich so ein weitgehend geschlossener Kühlkreislauf.

[0037] Der Kühlkreislauf der Leit- und Laufschaufeln kann geschlossen sein, wie er für die zweite und dritte Leitschaufel 32, 33 dargestellt ist. Er muss jedoch nicht vollständig geschlossen sein, sondern es kann eine zusätzliche Aussenkühlung in Form einer Filmkühlung 19 vorgesehen sein, wie für die erste Leitschaufel 31 dargestellt ist. Am zu kühlenden Bauteil sind dazu Ausströmöffnungen (Filmkühlbohrungen) angeordnet, durch die ein kleiner Teil der zirkulierenden Kühlluft als Filmkühlluft 19 nach aussen strömt und auf der heissgasbelasteten Aussenfläche des Bauteils einen kühlenden Film bildet. Der Anteil an Leckageluft und Filmkühlluft 19 ist dabei so gewählt, dass einerseits der Gesamtwirkungsgrad der Anlage nur geringfügig verringert wird, sich andererseits aber eine wirksame Filmkühlung einstellt. Die Rotorkühlung erfolgt andeutungsweise durch die Rotorkühlluft 18 mit einem offenen Kühlsystem. Ohne Einschränkung ist auch hier ein geschlossenes oder teilgeschlossenes System mit einer oder mehreren Druckstufen ausführbar.

[0038] Im Beispiel der Fig. 1sind drei Kühlkreisläufe (11, 12, 13 und 21, 22, 23) dargestellt, die - je nach Bedarf - auf verschiedenen Druckniveaus des Verdichters 1 Kühlluft entnehmen und nach Rückkühlung wieder einspeisen. Die beim Kühlvorgang von der Kühlluft aufgenommene Wärme kann vor Wiedereinspeisung der Kühlluft in den Verdichter 1 dadurch aus der Kühlluft entfernt werden, dass in den zweiten Kühlleitungen 21, 22, 23 jeweils ein Kühler 41, 42, bzw. 43 angeordnet wird. Die Wärme wird vorteilhaft in einem Wärmekraftprozess weiter genutzt. Als Kühlmedium in den Kühlern 41, 42, 43 kommt dabei z.B. Wasser oder Dampf in Betracht. Zusätzlich oder alternativ zu dieser Rückkühlung ist es möglich, die verdichtete Luft nach der Entnahme aus dem Verdichter 1 mittels eines Kühlluftkühlers 16 auf niedrigere Temperatur zu kühlen, bevor sie zur Kühlung thermisch belasteter Bauteile verwendet wird. Dies ist in dem Beispiel nur für die Hochdruckkühlluft dargestellt, die vom Verdichterende über eine erste Kühlleitung 13 abgeleitet wird und zur Kühlung der ersten Leitreihe 31 verwendet wird. In dem Beispiel wird die Hochdruckkühlluft ausserdem durch Einspritzung von Wasser 6 in einen Sprühkühler 17 weiter gekühlt, bevor sie den Leitschaufeln 31 zur Kühlung zugeführt wird.

[0039] Die Rückkühlung der Kühlluft nach Wärmeaufnahme in den Leitschaufeln 31, 32, 33 mittels der Kühler 41, 42, 43 kann gleichzeitig dazu eingesetzt werden, die Temperatur der im Verdichter 1 verdichteten Luft nach Art eines Zwischenkühlers abzusenken. Dazu wird die Kühlluft in den Kühlern 41, 42, 43 wesentlich stärker rückgekühlt, als es der Wärmeaufnahme beim Kühlvorgang in den Leitschaufeln 31, 32, 33 und der Wärmeaufnahme durch Wiederverdichten entspricht. Hierdurch kann die Verdichterendtemperatur, d.h. die Temperatur der Verdichterendluft 14, abgesenkt werden, was eine Reduktion der Verdichterarbeit und damit eine Erhöhung der Leistung und des Wirkungsgrades der Gasturbine zur Folge hat. Weiter kann dies eine Steigerung des Druckverhältnisses ermöglichen, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Leistung und des Wirkungsgrades führt.

[0040] Zur weiteren Temperaturabsenkung der Kühlluft in den zweiten Kühlleitungen 21, 22, 23 sind zusätzlich Sprühkühler 47, 48, 49 angeordnet. Diese erlauben neben einer Kühlung Wasser 6 bis zu einer Übersättigung in die Kühlluft einzuspritzen und so einen Kühlnebel 37, 38, 39 zu erzeugen, der an den entsprechenden Druckstufen in den Verdichter 1 zurückgeführt wird. Der Kühlnebel 37, 38, 39 führt sowohl durch Vermischung mit der Verdichterhauptströmung zu einer Zwischenkühlung als auch durch die resultierende Verdampfung der eingebrachten kleinen Wassertröpfchen im Verdichter 1 zu einer Zwischenkühlung. Dies führt zu einer weiteren deutlichen Absenkung der Verdichterarbeit und den damit verbunden oben beschrieben Vorteilen in Bezug auf Leistung und Wirkungsgrad der Gasturbine.

[0041] Ein Teil der Kühlluft kann, wie hier am Beispiel der Hochdruckkühlluft gezeigt, auch von den ersten Kühlleitungen 11, 12, 13 abgezweigt werden und zur Kühlung von thermisch belasteten Bauteilen in einem offenen Kühlsystem 28 genutzt werden.

[0042] Um abhängig von der erforderlichen Kühlleistung die Kühlluftströme zu regeln, sind in den Kühlkreisläufen Kühlluftregelorgane 24, 25, 26 vorgesehen. In dem gezeigten Beispiel sind die Kühlluftregelorgane 24, 25, 26 in den zweiten Kühlleitungen 21, 22, 23 angeordnet. Sie können gleichermassen in den ersten Kühlleitungen 11, 12, 13 angeordnet werden. Die Kühlluftregelorgane 24, 25, 26 erlauben ausserdem die in den Verdichter zurückgeführte Kühlluftmenge in Abhängigkeit von der Kühlleistung und von der eingespritzten Wassermenge zu regeln, um damit den Druckaufbau im Verdichter zu optimieren, bzw. den Druckaufbau so zu verteilen, dass für jeden Betriebszustand eine ausreichende Marge gegen Verdichterpumpen sichergestellt wird.

[0043] Ausgehend von dem in Fig. 1dargestellten Grundschema der erfindungsgemässen Kühlung können im Rahmen der Erfindung verschiedene Varianten realisiert werden, die auf unterschiedliche Anwendungsfälle abgestimmt sind und ihre speziellen Vorteile aufweisen. Beispielsweise kann ein Sprühkühler nur in einem der Kühlluftkreisläufe eingesetzt werden. Weiter kann anstelle von separaten Kühlkreisläufen für die einzelnen Turbinenstufen ein Kühlkreislauf realisiert werden, in dem die Turbinenstufen sequentiell durch die Kühlluft gekühlt werden. Dabei wird z.B. die aus der ersten Leitschaufel 31 austretende erwärmte Kühlluft zumindest teilweise in die zweite Leitschaufel 32 und weiter in die dritte Leitschaufel 33 zu deren Kühlung geleitet. Dabei ist zwischen den Stufen jeweils eine Rückkühlung der Kühlluft möglich. Vorteilhaft wird die Kühlluft zunächst durch die jeweilige Stufe mit dem höchsten Druck auf der Heissgasseite geleitet, um sicherzustellen, dass ein positives Druckgefälle zwischen Kühlluft und Heissgasen besteht, damit auch im Falle einer Leckage sicher ein Heissgaseinbruch in das Kühlsystem verhindert wird.

[0044] Weiter ist in Fig. 1 gezeigt, wie der Brennstoff 20 in einem Brennstoffvorwärmer 27 durch Wärmetausch mit rückgeführter Kühlluft vorgewärmt wird, wodurch ebenfalls der Wirkungsgrad der Gasturbine erhöht wird.

[0045] Im Rahmen der Erfindung bei einer Gasturbinenanlage 1 anstelle der oder zusätzlich zu den Schaufeln der Turbine 3 auch andere thermisch stark belastete Bauteile der Anlage mit Luft im geschlossenen Kreislauf zu kühlen. So kann vorteilhaft eine Kühlung der Wände der Brennkammer 2 bzw. die Brennkammerliner und des Heissgasgehäuses der Turbine 3 durch innere Kühlluftzirkulation durchgeführt werden.

[0046] Neben einer Wassereinspritzung in einem Sprühkühler 47, 48, 49 sind verschiede vorteilhafte Wasserzuführungen in die rückgeführte Kühlluft als Alternativen zu Spritzkühlern 47, 48, 49 denkbar. Beispiele zu Ausführungsformen, bei denen ein Kühlnebel in oder an den Verdichterleitschaufeln 7 bzw. deren Zuleitungen erzeugt wird, sind in den Fig. 2bis 4gezeigt.

[0047] Fig. 2a zeigt schematisch den Längsschnitt einer beispielhaften Verdichterleitschaufel 7 in einem Ausschnitt des Verdichterkanals. Die Verdichterleitschaufel 7 umfasst mindestens einen im Schaufelblatt im Wesentlichen in Schaufellängsachse verlaufenden Rückführungskanal 51 sowie mindestens einen, von dem Rückführungskanal 51 ausgehenden in Richtung Schaufelhinterkante 50 verlaufenden Austrittskanal 55. Ein Schnitt A - A durch das Schaufelprofil ist schematisch in Fig. 2bgezeigt. Der Rückführungskanal 51 ist bevorzugt in dem Bereich mit grösster Profildicke des Schaufelprofils angeordnet. In dem gezeigten Beispiel wird der Kühlnebel 37, 38, 39 durch die Austrittskanäle 55 über die Schaufelhinterkante in die Hauptströmung eingeleitet. Die Austrittskanäle können parallel zu Hauptströmungsrichtung 57 verlaufen oder aber in einem Winkel, wie mit den Austrittskanälen 55a und 55b angedeutet ist, verlaufen. Durch die Einleitung unter einem Winkel kann abhängig von der Verdichterströmung und der Zerstäubung die Vermischung der Wassertropfen mit der Verdichterluft verbessert werden.

[0048] In Fig. 2a wird ein weiteres Beispiel zur Erzeugung des Kühlnebels 37, 38, 39 gezeigt. Dieser wird hier in einer Venturidüse 54 stromauf des Schaufelprofils erzeugt indem die rückgeführte Kühlluft in der Venturidüse 54 beschleunigt wird und Wasser 6 im engsten Querschnitt der Düse zugeführt wird. Die Wasserzerstäubung kann optional durch Druckzerstäubung unterstützt werden, wofür eine Hochdruckpumpe 53 in der Wasserzuführung angeordnet ist.

[0049] In dem gezeigten Beispiel wird der Kühlnebel 37, 38, 39 durch die Austrittskanäle 55 über die Schaufelhinterkante in die Hauptströmung eingeleitet. Eine Einleitung kann aber auch vor Erreichen der Schaufelhinterkante 50 vorteilhaft sein, beispielsweise um eine Grenzschichtablösung zu verzögern.

[0050] Ohne Einschränkung kann diese Schaufelanordnung auch ohne Venturidüse betreiben werden, wobei sie beispielsweise an einen Sprühkühler angeschlossen wird.

[0051] Fig. 3a zeigt schematisch den Längsschnitt einer zweiten beispielhaften Verdichterleitschaufel 7. Die Verdichterleitschaufel 7 umfasst ebenfalls mindestens einen im Wesentlichen in Schaufellängsachse verlaufenden Rückführungskanal 51 sowie mindestens einen, von dem Rückführungskanal 51 ausgehenden in Richtung Schaufelhinterkante 50 verlaufenden Austrittskanal 55. Zusätzlich weist diese Schaufel eine Wasserzuführung auf, die einen im Wesentlichen in Schaufellängsachse verlaufenden Wasserkanal 52 sowie mindestens einen, von dem Wasserkanal 52 ausgehenden in Richtung Schaufelhinterkante 50 verlaufenden Einspritzkanal 56 umfasst. Durch den Wasserkanal 52 kann über die Einspritzkanäle 56 Wasser in die Hauptströmung eingeleitet werden, das sich mit der stromab dazu eingeleiteten rückgeführten Kühlluft vermischt und erst im Verdichter einen Kühlnebel 37, 38, 39 bildet der im Verdichter durch Verdunstung zu einer Zwischenkühlung führt.

[0052] Ein Schnitt A - A durch das Schaufelprofil ist schematisch in Fig. 3b gezeigt. Der Rückführungskanal 51 ist wiederum bevorzugt in dem Bereich mit grösster Profildicke des Schaufelprofils angeordnet. Parallel zu dem Rückführungskanal ist ein Wasserkanal 52 angeordnet, von dem ausgehend Einspritzkanäle in Richtung Schaufelhinterkante 50 verlaufen. Diese münden vor Erreichen der Schaufelhinterkante 50 auf der druckseitigen Schaufeloberfläche.

[0053] Fig. 4a zeigt schematisch den Längsschnitt einer dritten beispielhaften Verdichterleitschaufel 7. Diese Verdichterleitschaufel 7 unterscheidet sich von dem Beispiel aus Fig. 3dadurch, dass der Austrittskanal 55 und Einspritzkanal 56 in einer gemeinsamen Öffnung an der Schaufeloberfläche münden und so bei der Einleitung in den Verdichterhauptstrom eine intensive Vermischung von Wasser und rückgeführter Kühlluft zu einem Kühlnebel stattfindet.

[0054] Die gemeinsame Mündung in der Austrittsöffnung 58 von Austrittskanal 55 und Einspritzkanal 56 und der Schaufeloberfläche ist besser in dem in Fig. 4bschematisch gezeigten Schnitt A - A durch das Schaufelprofil erkennbar.

[0055] In den in Fig. 3a und 4a gezeigten Beispielen sind die Rückführungskanäle 51 und Wasserkanäle 52 jeweils in Längsrichtung der Schaufel und die Austrittkanäle 55 sowie Einspritzkanäle 56 parallel zur Verdichterhauptströmungsrichtung 57 gezeigt. Diese Kanäle können z.B. konstruktiv bedingt unter Winkeln verlaufen. Insbesondere kann eine Einspritzung unter einem Winkel zur Verdichterhauptströmungsrichtung 57 für eine bessere Vermischung vorteilhaft sein. Typischerweise werden die Austrittsöffnung von Austrittskanal 55 und Einspritzkanal 56 jeweils paarweise in derselben Höhe angeordnet am Schaufelprofil ausgeführt.

[0056] Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine wirkungsvolle Kühlung der thermisch belasteten Bauteile einer Gasturbinenanlage, die einfach betrieben werden kann, flexibel eingesetzt werden kann und eine Erhöhung von Leistung und Gesamtwirkungsgrad der Anlage erlaubt.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0057] <tb>1<sep>Verdichter (Kompressor) <tb>2<sep>Brennkammer <tb>3<sep>Turbine <tb>4<sep>Ansaugluft <tb>5<sep>Abgas <tb>6<sep>Wasser <tb>7<sep>Verdichterleitschaufel <tb>8<sep>Verdichterlaufschaufel <tb>10<sep>Gasturbinenanlage <tb>11, 12, 13<sep>erste Kühlleitung <tb>14<sep>Verdichterendluft <tb>15<sep>Heissgas <tb>16<sep>Kühlluftkühler <tb>17<sep>Sprühkühler <tb>18<sep>Rotorkühlluft <tb>19<sep>Filmkühlung <tb>20<sep>Brennstoff <tb>21, 22, 23<sep>zweite Kühlleitung <tb>24, 25, 26<sep>Kühlluftregelorgan <tb>27<sep>Brennstoffvorwärmer <tb>28<sep>offenes Kühlsystem <tb>31<sep>erste Leitschaufel <tb>32<sep>zweite Leitschaufel <tb>33<sep>dritte Leitschaufel <tb>34<sep>erste Laufschaufel <tb>35<sep>zweite Laufschaufel <tb>36<sep>dritte Laufschaufel <tb>37, 38, 39<sep>Kühlnebel <tb>41, 42, 43<sep>Wärmetauscher <tb>47, 48, 49<sep>Sprühkühler <tb>50<sep>Schaufelhinterkante <tb>51<sep>Rückführungskanal <tb>52<sep>Wasserkanal <tb>53<sep>Hochdruckpumpe <tb>54<sep>Venturidüse <tb>55, 55a, 55b<sep>Austrittkanal <tb>56<sep>Einspritzkanal <tb>57<sep>Verdichterhauptströmungsrichtung <tb>58<sep>Austrittsöffnung

Claims (18)

1. Verfahren zum Kühlen einer Gasturbinenanlage (10), umfassend einen Verdichter (1), welcher eingangsseitig Ansaugluft (4) ansaugt und zu ausgangsseitig zur Verfügung stehender Verdichterendluft (14) verdichtet, eine Brennkammer (2), in welcher unter Verwendung der Verdichterendluft (14) ein Brennstoff (20) unter Bildung von Heissgas (15) verbrannt wird, sowie eine Turbine (3), in welcher das Heissgas (15) unter Arbeitsleistung entspannt wird, bei welchem Verfahren verdichtete Luft aus dem Verdichter (1) entnommen, als Kühlluft zur Kühlung in einem innenliegenden Kühlkanal durch thermisch belastete Bauteile der Brennkammer (2) und/oder der Turbine (3) geleitet, anschliessend rückgekühlt und dem Verdichterhauptstrom im Verdichter (1) zugefügt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der rückgekühlten Luft bei oder vor der Rückführung in den Verdichter (1) mit Wassertropfen übersättigt oder teilgesättigt wird und ein Kühlnebel (37, 38, 39) erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wassertröpfchen durch Zerstäuben von Wasser (6) in Düsen oder Hochdruckdüsen erzeugt werden und in die rückgeführte Luft eingespritzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser (6), mit einer Temperatur eingespritzt wird, die über der Siedetemperatur von Wasser bei dem Druck nach Einspitzung liegt, so dass bei der Einspritzung in die rückgeführte Kühlluft als Folge des Druckabfalls über den Düsen in den Wassertröpfchen oder in dem Wasserfilm Siedeblasen erzeugt werden, die zu einer explosionsartigen Zerkleinerung der Tröpfchen oder des Films führen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rückzuführende Luft durch eine Venturidüse (54) strömt und am engsten Querschnitt oder stromab des engsten Querschnitts der Venturidüse (54) Wasser (6) zugeführt wird und dadurch der Kühlnebel (37, 38, 39) erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlnebel (37, 38, 39) ausserhalb des Verdichters (1) erzeugt wird und durch mindestens eine Verdichterleitschaufel (7) in die Verdichterströmung eingeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser (6) und rückgeführte Luft getrennt in mindestens eine Verdichterleitschaufel (7) eingeleitet werden, in dieser Verdichterleitschaufel (7) zu einem Kühlnebel (37, 38, 39) vermischt werden und dieser in die Verdichterströmung eingeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser (6) und rückgeführte Luft in mindestens eine Verdichterleitschaufel (7) eingeführt werden, diese in Strömungsrichtung hintereinander in die Verdichterströmung eingeführt werden und an der Schaufeloberfläche zur Erzeugung eines Kühlnebels (37, 38, 39) vermischt werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von zugeführtem Wasser (6) und rückgeführter Luft so geregelt wird, dass eine Verschiebung des Druckaufbaus im Verdichter (1) durch den Zwischenkühlungseffekt des eingespritzten Wassers (6) zumindest teilweise durch die rückgeführte Kühlluftmenge kompensiert wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rückgeführte Kühlluftmenge und eine Heissgastemperatur abhängig von der zugeführten Wassermenge (6) geregelt werden, oder dass die Kühlluftmenge und zugeführte Wassermenge (6) abhängig von einer Heissgastemperatur geregelt werden, oder dass die zugeführte Wassermenge (6) und eine Heissgastemperatur abhängig von der rückgeführten Kühlluftmenge geregelt werden.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterluft (14) nach dem Zuführen des Kühlnebels (37, 38, 39) in den Verdichter (1) noch in mindestens zwei Verdichterstufen verdichtet wird, bevor sie der Brennkammer (2) zugeführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Kühlluft zur Filmkühlung (19) durch an den Bauteilen angeordnete Filmkühlbohrungen und/oder als Leckage in die Turbinenströmung eingespiesen wird.

12. Gasturbinenanlage (10) umfassend einen Verdichter (1), welcher eingangsseitig Ansaugluft (4) ansaugt und zu ausgangsseitig zur Verfügung stehender Verdichterendluft (14) verdichtet, eine Brennkammer (2), in welcher unter Verwendung der Verdichterendluft (14) ein Brennstoff (20) unter Bildung von Heissgas (15) verbrannt wird, sowie eine Turbine (3), in welcher das Heissgas (15) unter Arbeitsleistung entspannt wird, wobei zur Kühlung von thermisch belasteten Bauteilen (31, 32, ..., 36) der Brennkammer (2) und/oder der Turbine (3) erste Kühlleitungen (11, 12, 13) von dem Verdichter (1) und/oder dem Ausgang des Verdichters (1) zu den thermisch belasteten Bauteilen (31, 32, 33, ..., 36) und zweite Kühlleitungen (21, 22, 23) von den thermisch belasteten Bauteilen (31, 32, 33) zum Verdichter (1) zurück vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten Kühlleitungen (11, 12, 13) ein erster Kühler (16, 17) und/ oder in den zweiten Kühlleitungen (21, 22, 22) ein zweiter Kühler (41, 42, 43) angeordnet ist und eine Einspritzanordnung (47, 48, 49) zur Einleitung von Wasser (6) in die rückgeführte Kühlluft vorgesehen ist.

13. Gasturbinenanlage (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kühlluftleitung (21, 22, 23) ein Sprühkühler (47, 48, 49) umfassend ein Plenum und eine Düse oder Hochdruckdüse zur Wassereinspritzung in das Plenum vorgesehen ist, in dem während des Betriebes ein Kühlnebel (37, 38, 39) erzeugt werden kann.

14. Gasturbinenanlage (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kühlluftleitung (21, 22, 23) eine Venturidüse (54) angeordnet ist, in die eine Wasserzuführung mündet.

15. Gasturbinenanlage (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter mindestens eine Leitschaufel (7) umfasst, welche mindestens einen Kanal (51, 55) zur Rückführung von Kühlluft aufweist, welcher durch ein Schaufelblatt und mindestens eine Öffnung in den Strömungskanal des Verdichters (1) führt.

16. Gasturbinenanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterleitschaufel (7) mindestens eine Wasserzuführung umfasst, welche durch das Schaufelblatt führt und im eingebauten Zustand stromauf oder stromab der Öffnungen zur Rückführung der Kühlluft in den Strömungskanal mündet.

17. Gasturbinenanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterleitschaufel (7) mindestens eine Wasserzuführung umfasst, welche durch das Schaufelblatt führt und in der Schaufel in mindestens einen Austrittskanal (55) zur Rückführung von Kühlluft mündet.

18. Gasturbinenanlage (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal des Verdichters (7) vor der Verdichterleitschaufelreihe, durch die Kühlluft zurückgeführt wird, erweitert und/ oder nach dieser Verdichterleitschaufelreihe verkleinert wird.