CH88624A - Process for operating combustion turbines with several pressure stages. - Google Patents

Process for operating combustion turbines with several pressure stages.

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CH88624A
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • 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
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
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Description

  

  Verfuhren zum Betriebe von Verbrennungsturbinen mit mehreren Druckstufen.    Um hei Verbrennungsturbinen eine gute  Ausnutzung des verfügbaren Wärmegefälles  zu erreichen, ist schon vorgeschlagen worden,  dieselben mehrstufig auszuführen, ähnlich  wie die Dampfturbinen. Wie bei der mehr  stufigen Dampfturbine mit Zwischenüber  hitzung, ist dann auch bei solchen Verbren  nungsturbinen mit mehreren Druckstufen die  Möglichkeit gegeben, die Temperatur des be  reits teilweise expandierten Treibmittels je  zwischen zwei aufeinanderfolgenden Druck  stufen oder Druckstufengruppen wieder zu  steigern, wodurch der thermische Wirkungs  grad der Turbine eine weitere Verbesserung  erfahren muss.  



  Das bei der Dampfturbine mit Zwischen  überhitzung angewendete Mittel der Ober  flächenbeheizung des Treibmittels zum Zweck  der Temperatursteigerung versagt nun aber  bei der Verbrennungsturbine mit mehreren  Druckstufen, denn es lassen sich auf     diesem     Wege die zur Erreichung eines guten Wir  kungsgrades nötigen hohen Temperaturen  nicht erzielen.  



  Es ist deshalb schon der Vorschlag ge  macht worden, in die erste Druckstufe der    Verbrennungsturbine ein Treibmittel mit so  grossem Luftüberschuss einzuführen, dass die  ser Luftüberschuss nachher genügt, um neuen  flüssigen oder festen Brennstoff, welcher je  zwischen zwei aufeinanderfolgende Druck  stufen oder Druckstufengruppen in das be  reits teilweise expandierte Treibmittel ein  geleitet wird, zu verbrennen. Abgesehen von  andern Mängeln hat aber dieses bekannte Ver  fahren den schweren Nachteil, dass sich der  Brennstoff, welcher zwischen zwei aufein  anderfolgenden Druckstufen oder Druck  stufengruppen in das bereits teilweise expan  dierte     Treibmittel    eingeleitet wird, mit der  erforderlichen Verbrennungsluft nur unv oll  kommen mischt, was eine schlechte Verbren  nung zur Folge hat.  



  Der gleiche     Nachteil    haftet auch dem ent  gegengesetzten Verfahren an, bei dem in die  erste     Druckstufe    oder     Drucl#.sttifengruppe    der       Verbrennungsturbine    ein Treibmittel einge  führt     \wird,    welches einen     Eberschuss    an       brennbaren    Bestandteilen, dabei aber Luft  mangel hat.

   und bei dem dann je zwischen       zwei        aufeinanderfolgenden        Druckstufen    oder       Druckstufengruppen    in das bereits teilweise      expandierte Treibmittel nur noch neue Ver  brennungsluft eingeleitet wird, die an jeder  solchen stelle einen weiteren Teil der     brenn-          baron    Bestandteile des Treibmittels ver  brennt.  



  Um die Temperatur des bereits teil  weise expanclierten Treibmittels je zwi  schen zwei aufeinanderfolgenden Druckstu  fen oder Druckstufengruppen einer Turbine  mit mehreren Druckstufen wieder zu stei  gern, ist auch noch folgendes Verfahren  in Vorschlag gekommen: Der gesamte für  die Turbine verwendete Brennstoff wird mit  der erforderlichen Verbrennungsluft bei  einem Drucke verbrannt, welcher gleich dem  vor der ersten Druckstufe herrschenden Druck  ist.

   Ein Teil der erzeugten Verbrennungs  gase kann dann als Treibmittel in die erste  Druckstufe der Verbrennungsturbine einge  führt werden, währenddem der übrige Teil  der heissen Verbrennungsgase zur stufenwei  sen Einführung in das bereits teilweisse ex  pandierte Treibmittel verwendet wird.     Die-          Verfahren    hat     aber        neben    an  dern Mängeln den schweren Nachteil, dass bei  der Einführung der zur Temperatursteige  rung verwendeten Verbrennungsgase in das  bereits teilweise expandierte Treibmittel be  deutende Drosselungsverluste entstehen, die  den Wirkungsgrad der Verbrennungsturbine  in unzulässiger Weise herabdrücken.  



  Die Nachteile der bekannten Verfahren  werden nun durch vorliegende Erfindung  vermieden, lind es wird dabei ein hoher ther  mischer Wirkungsgrad angestrebt. Das We  sen der Erfindung besteht darin, dass wenig  stens zwei Brennstoff-Luftgemische unter ver  schieden hohen Drucken gebildet und je bei  gleichbleibendem Drecke verbrannt werden,  und dass von den so entstandenen Verbren  nungsgasen das Gas mit dem höchsten Drucke  der ersten Drückstufe und jedes Gas mit  niedrigerem Druck einer seinem Druck ent  sprechenden späteren Druckstufe als Treib  mittel zugeführt wird, wobei die Temperatur  des einer späteren Druckstufe zuzuführenden  Verbrennungsgases höher gehalten wird als  die düs bereits teilweise expandierten Treib-    mittels,

   welches aus der vorhergehenden  Druckstufe herströmt und zwischhen diesen  beiden Stufen mit dem voll aussen zugeführ  ten Verbrennungsgase gemischt wird, worauf  die so entstandene Treibmittelmischung im  folgenden Turbinenteil expandieren gelassen  wird. Das Druck-Temperaturdiagramm des  expandierenden Treibmittels weist also we  nigstens bei einer späteren, (las heisst nach  der ersten Druckstufe kommenden Druckstufe  ein sprunghaftes Ansteigen der Temperatur  auf.  



  Dieses Verfahren kann auch so ausge  führt werden, dass als Treibmittel in die erste  Druckstufe ein Gemisch aus dem mit deal  höchsten Druck erzeugten Verbrennungsgas  und aus Wasserdampf voll ungefähr gleichem  Druck eingeführt wird. Hierdurch erreicht  man einerseits den Vorteil, dass die Tempe  ratur des in die erste Druckstufe eingeführ  ten Verbrennungsgases auf das für den Tur  binenbetrieb zulässige Mass herabgesetzt  wird, und anderseits ist auch der Nutzen einer  Temperatursteigerung zwischen zwei aufein  anderfolgenden Druckstufen um so grösser,  je mehr Wasserdampf in dem bereits teilweise  expandierten und dann wieder erviirmten  Treibmittel enthalten ist.  



  Bei dem Verfahren nach vorliegender Er  findung führt nun zwar die aus der Turbine  abziebende Treillniittcliriiscliung eine gross  abwärme mit sich. In an sich bekannter  Wehe kann man aber diese abwärme wieder  nutzbar machen, indem man sie zum Beispiel  zur Erzeugung von Wasserdampf verwendet.  



  Dieser Wasserdampf bann dann zu einem  beliebiben Zwecke verwenden werden. Da  man aber doch in den meisten Filleu zur  Temperaturerniedrigung des in die erste  Druckstufe der Turbine einzuführenden Ver  brennungsgases auf das im Turbinenbetriebe  zulässige Mass, wie oben beschrieben ist.  Wasserdampf beimischt, so ist es v orzuziellen.  den ans der Abwärme erzeugten     Wasser-          clampf    selbst zu diesem Zwecke zu benützen.  Dabei erreicht man dann den besonderen Vor  teil, dass eine zusätzliche Dampfkesselanlage,  im Gegensalze zu andern Verbrennungstur-      binenanlagen, nicht mehr nötig ist, weil die  zur Verfügung stellende Abwärme allein  schon genügt, um den erforderlichen Wasser  dampf zu erzeugen.  



  Das Verfahren gemäss vorliegender Erfin  dung kann ferner so ausgebildet werden,  dass das einer späteren Druckstufe zuzufüh  rende heisse Verbrennungsgas in so grosser  Menge zwischen dieser und der vorhergeben  den Druckstufe eingeführt wird, dass die  Temperatur der zwischen diesen Stufen ge  bildeten Mischung ungefähr derjenigen des  Treibmittels vor der ersten Druckstufe der  Turbine entspricht.  



  Eine weitere Ausführungsform der Er  findung kann darin bestehen, dass das Treib  mittelgemisch im letzten Turbinenteil auf       Vakuum        expandieren    gelassen wird. Diese  letztgenannte Form des Verfahrens kann so  ausgeführt werden, dass zwischen zwei auf  einanderfolgenden Druckstufen, wo heisses  Verbrennungsgas als Treibmittel in die Tur  bine eingeführt wird, etwa atmosphärische  Spannung aufrechterhalten wird. In diesem  halle benötigt man bei der Bildung der un  ter atmosphärischer Spannung stehenden  Verbrennungsgase keinen Verdichter für die  Verbrennungsluft.  



  Ein Beispiel für eine Turbinenanlage,  die nach dem vorliegenden Verfahren arbei  tet, ist in der Zechnung durch Fig. 1 sche  matisch dargestellt; Fig. 2 zeigt das     Druck-          Tempei;aturdiagramm    dieser Turbinenanlage.  Als Abszissen sind von links nach rechts die  in einem mittleren Stromfaden herrschenden  Drücke, als Ordinaten die zugehörigen Tem  peraturen aufgetragen.  



  Die Turbine ja enthält drei Stufengrup  pen I, II und III, bestehend aus je zwei  Einzel-Druckstufen 1 und 2, bezw. 3 und 4,  bezw. 5 und G. Die erste Stufengruppe I er  hält durch die Leitvorrichtung 7 ans der  Mischkammer 8 als Treibmittel ein Chemisch  von Verbrennungsgas und Wasserdampf.  Das     Verbrennungsgas    strömt der Mischkam  mer 8 aus der vorgebauten Verbrennungs  kammer 9 zu. Dieser Verbrennungshammer  wird der Brennstoff durch das Rohr 10 und    die erforderliche Verbrennungsluft durch  das Rohr 11 mittelst des Hochdruckluftver  dichters 12 zugeführt. Inn Raume 9 werden  beide miteinander gemischt und verbrannt.

    Das gebildete Verbrennungsgas trat nun aber  noch eine ztt grosse Temperatur, als dass es       unmittelbar    in der     mehrstufigen    Turbine als  Treibmittel verwendet werden könnte. Des  halb wird dem     Verbrennungsgase    vor dessen  Verwendung in der Turbine in der an die  Verbrennungskammer angeseschlossenen Misch  kammer 8 noch eine so grosse Menge gesättig  ten Wasserdampfes beigemischt, dass eine  Treibmittelmischung von für die Turbine zu  lässiger Temperatur entsteht. Diese soll im  vorliegenden Ausführungsbeispiel 1200   ab  solut betragen. Der erforderliche Wasser  dampf wird der Mischkammer 8 durch das  Rohr 14 zugeführt unter einem Drucke, der  ungefähr gleich gross ist wie der Druck des  Verbrennungsgases.

   Im vorliegenden Bei  möge dieser Druck 16 Atmosphären ab  solut betragen. Dieser Zustand wird im Dia  gramme Fig. 2 durch den Punkt A darge  stellt.  



  Das aus der Mischkammer 8 kommende  Gas-Dampfgemisch expandiert dann in der  ersten Stufengruppe I der Turbine unter Ar  beitsleistung auf einen Druck von 4 Atmo  sphären absolut. Die Temperatur des Ge  misches ist, hierbei auf etwa 890   absolut  gesunken (Punkt T in Fig. 2). Um auch für  die folgenden Druckstufen den thermischen  Wirkungsgrad hochzuhalten, wird nun zwi  schen den Stufengruppen I und II der in  der Gruppe I bereits auf 4 Atmosphären  expandierten Treibmittelmisehung aus der  Verbrennungskammer 15 so viel heisses Ver  brennungsgas von ebenfalls 4 Atmosphären  Druck beigemischt, dass ein Gemisch entsteht,  welches eine Temperatur hat, die etwa gleich  gross ist wie die Anfangstemperatur vor der  ersten Stufengruppe, also 1200' absolut  (Punkt C in Fig. 2).

   Das zur Mischung die  nende heisse     Verbrennungsgas    wird in der       @'erbrennungsl:ammer    15     erzeugt;,    welcher  durch ein Rohr<B>16</B> der     Brennstoff    und     dureli     ein     ssolir   <B>17</B>     mittelst    des Niederdruck-Luft-      verdichters 13 die erforderliche Verbren  nungsluft zugeführt wird.

   Das Gemisch aus  dem Treibmittel der ersten     Stufengruppe    und  dem neu zugeführten heissen Verbrennungs  gase wird nun in die Stufengruppe II ein  geführt und expandiert daselbst unter Ar  beitsleistung auf einen Druck (Punkt D in  Fig. 2), der um einen geringen Betrag d klei  ner ist als der Atmosphärendruck (Punkt E  in Fig. 2). Dabei ist die Temperatur der  Treibmittelmischung auf etwa 880   absolut  gesunken. Nun wird zur Hochhaltung des  thermischen Wirkungsgrades neuerdings so  viel Heisses Verbrennungsgas der teilweise ex  pandierten Treibmittelmischung beigemischt,  dass für die weitere Expansion in \der Stu  fengruppe III eine neue Treibmittelmischung  entsteht, deren Anfangstemperatur wieder  etwa so hoch ist wie die Anfangstemperatur  des Treibmittels in der ersten Stufengruppe,  also 1200   absolut (Punkt F in Fig. 2).

    Die Erzeugung des beizumischenden heissen  Verbrennungsgases, das atmosphärischen  Druck haben muss, geschieht in der Ver  brennungskammer 18. Der Brennstoff wird  derselben durch das Rohr 19 und die erforder  liche     Verbrennungsluft    aus dem Freien durch  das Rohr 20 zugeführt. Ein besonderer Ver  dichter für die Verbrennungsluft ist hier  nicht erforderlich, da in der Verbrennungs  kammer ein ganz geringer Unterdruck  herrscht.  



  Das Gemisch aus dem Treibmittel der  Stufengruppe 1I und dem neu aus der Kam  mer 18 zugeführten heissen Verbrennungs  gase wird nun in den die Stufengruppe III  aufweisenden Turbinenteil, der hier den  letzten Turbinenteil bildet, eingeführt und  expandiert daselbst unter Arbeitsleistung auf  einen Druck von 0,25 Atmosphären, also 75 %  Vakuum, das ist in Fig. 2 gesehen, nach der  Kurve F-G.  



  Dieses Vakunm wird durch eine Konden  sationseinrichtung 20a und einen Abgasver  dichter 21 erzeugt. Bevor aber die aus der  Turbine abziehende Treibmittelmischung in  den Kondensator 20a gelangt, gibt dieselbe  an den Dampferzeuger 22 einen grossen Teil    ihrer Abwärme ab. Diese Abwärme ist nun  gerade genügend gross, um eine solche Menge  von Wasserdampf zu erzeugen, wie sie zur  Mischung in der Mischkammer 8 benötigt  wird. Die Zuleitung des Wasserdampfes vom  Dampferzeuger 22 zur Mischkammer S ge  schieht durch das Rohr 14. Der Verdampfer  22 erhält Speisewasser durch das Rohr 23.  



  An den Dampferzeuger 22 kann auch noch  ein Dampfüberhitzer angeschlossen sein, so  dass das in der Verbrennungskammer 9 ge  bildete Verbrennungsgas mit überhitztem  statt mit gesättigtem Wasserdampf gemischt  werden kann.  



  Nachdem nun die aus der Turbine kom  mende Treibmittelmischung den grössten Teil  ihrer Abwärme im Dampferzeuger 22     abge-          beben    bat, gelangt sie in den Oberflächen  kondensator 20a, wo sie bis zur Kondensa  tionstemperatur des Wasserdampfes abge  kühlt und durch Kondensation von dem gröss  ten Teil des beigemischten Wasserdampfes  befreit wird. Diesem Oberflächenkondensator  wird Kühlwasser durch das Robr 24 zuge  führt. Das warme Wasser strömt dann durch  das Rohr 25 ab. Das niedergeschlagene Kon  densat wird durch eine in der Zeichnung  nicht dargestellte Pumpe durch das Rohr 26  abgesaugt. Der nicht kondensierte gasförmige  Bestandteil der Treibmittelmischung wird  durch den mehrstufigen Kreiselverdichter 21  auf Atmosphärendruek verdichtet und durch  das Rohr 27 ins Freie geleitet.

   Die Kreisel  verdichter 13 und 12 sind hintereinander  geschaltet. Ersterer saugt Luft aus dem  Freien durch die Leiteng 28 an. Von der in  ihm verdichteten Luft gelangt ein Teil durch  das Rohr 17 zur Verbrennunsgkammer 15.  Der übrigbleibende Teil der Luft wird im  Hochdruckverdichter 12 weiter verdichtet  und durch das Rohr 11 zur V     erbrennungskam-          mer    9 geleitet.  



  Der     Ab-asverdiehter    21, sowie der     1Nie-          derdruck-Luftverdiehter    13 und der Hoch  druck-Luftverdichter 12 können     durch    be  liebige     I1'raftmasebineii    angetrieben werden.  Als solche können natürlich auch wieder Tur  binen verwendet werden, deren Bauart     und         Arbeitsverfahren mit derjenigen der Turbine  ja übereinstimmt, oder es kann sogar die Tur  bine 1a selbst zum Antriebe dienen.



  Procedures for operating combustion turbines with multiple pressure levels. In order to achieve good utilization of the available heat gradient in combustion turbines, it has already been proposed that they be designed in several stages, similar to the steam turbines. As with the multi-stage steam turbine with intermediate overheating, such combustion turbines with several pressure stages also have the option of increasing the temperature of the propellant, which has already been partially expanded, between two successive pressure stages or pressure stage groups, thereby increasing the thermal efficiency Turbine needs further improvement.



  The means of surface heating of the propellant used in the steam turbine with intermediate superheating for the purpose of increasing the temperature now fails in the combustion turbine with several pressure levels, because the high temperatures necessary to achieve a good level of efficiency cannot be achieved in this way.



  The proposal has therefore already been made to introduce a propellant with such a large excess of air into the first pressure stage of the combustion turbine that this excess air is sufficient afterwards to feed new liquid or solid fuel, which is between two successive pressure stages or pressure stage groups into the be already partially expanded propellant is passed to burn. Apart from other shortcomings, however, this known method has the serious disadvantage that the fuel, which is introduced into the propellant that has already been partially expanded between two successive pressure stages or pressure stage groups, only mixes imperfectly with the required combustion air, which is a results in bad combustion.



  The same disadvantage also adheres to the opposite process, in which a propellant is introduced into the first pressure stage or pressure group of the combustion turbine, which has an excessive amount of combustible components, but has a lack of air.

   and in which only new combustion air is introduced into the already partially expanded propellant between two successive pressure stages or pressure stage groups, which burns a further part of the combustible components of the propellant at each such point.



  In order to raise the temperature of the propellant, which has already been partially expanded, between two successive pressure stages or pressure stage groups of a turbine with several pressure stages, the following procedure has also been proposed: All of the fuel used for the turbine is supplied with the required combustion air a pressure which is equal to the pressure prevailing before the first pressure stage.

   Part of the combustion gases generated can then be used as a propellant in the first pressure stage of the combustion turbine, while the remaining part of the hot combustion gases is used for the gradual introduction of the propellant which has already been partially expanded. The method has the serious disadvantage, besides other deficiencies, that when the combustion gases used to increase the temperature are introduced into the already partially expanded propellant, significant throttling losses occur which unduly reduce the efficiency of the combustion turbine.



  The disadvantages of the known methods are now avoided by the present invention, Lind it is aimed at a high thermal mix efficiency. The essence of the invention is that at least two fuel-air mixtures are formed under different high pressures and are burned with the same dirt, and that of the combustion gases that arise, the gas with the highest pressure of the first pressure stage and each gas with it lower pressure of a later pressure stage corresponding to its pressure is supplied as the propellant, the temperature of the combustion gas to be supplied to a later pressure stage being kept higher than the already partially expanded propellant,

   which flows from the previous pressure stage and is mixed between these two stages with the fully externally supplied combustion gases, whereupon the resulting propellant mixture is allowed to expand in the following turbine section. The pressure-temperature diagram of the expanding propellant thus shows, at least at a later pressure stage, a sudden rise in temperature after the first pressure stage.



  This method can also be carried out in such a way that a mixture of the combustion gas generated with the highest pressure and water vapor at approximately the same pressure is introduced as the propellant in the first pressure stage. This has the advantage, on the one hand, that the temperature of the combustion gas introduced into the first pressure stage is reduced to the level permitted for turbine operation, and on the other hand, the benefit of a temperature increase between two successive pressure stages is greater, the more water vapor is contained in the propellant which has already been partially expanded and then re-sealed.



  In the method according to the present invention, the Treillniittcliriiscliung drawn off from the turbine now leads to a large amount of waste heat. In the well-known woe, however, this waste heat can be made usable again, for example by using it to generate water vapor.



  This water vapor can then be used for any purpose. Since, however, in most cases, the temperature of the combustion gas to be introduced into the first pressure stage of the turbine is reduced to the extent permitted in turbine operation, as described above. If water vapor is mixed in, it is preferable. to use the water vapor generated by the waste heat for this purpose. This then has the particular advantage that an additional steam boiler system, as opposed to other combustion turbine systems, is no longer necessary because the waste heat available is sufficient to generate the necessary water vapor.



  The method according to the present invention can also be designed so that the hot combustion gas to be supplied to a later pressure stage is introduced in such a large amount between this and the predetermined pressure stage that the temperature of the mixture formed between these stages is approximately that of the propellant corresponds to the first pressure stage of the turbine.



  A further embodiment of the invention can consist in that the propellant mixture is allowed to expand to vacuum in the last turbine part. This last-mentioned form of the method can be carried out in such a way that approximately atmospheric tension is maintained between two successive pressure stages where hot combustion gas is introduced into the turbine as a propellant. In this hall, there is no need for a compressor for the combustion air to form the combustion gases under atmospheric tension.



  An example of a turbine system that arbei tet according to the present method is shown schematically in the Zechnung by Fig. 1; Fig. 2 shows the pressure temperature diagram of this turbine system. The pressures prevailing in a central stream filament are plotted as the abscissa from left to right and the associated temperatures are plotted as the ordinates.



  The turbine yes contains three stage groups I, II and III, each consisting of two individual pressure stages 1 and 2, respectively. 3 and 4, respectively. 5 and G. The first stage group I he holds a chemical of combustion gas and water vapor through the guide device 7 and the mixing chamber 8 as a propellant. The combustion gas flows to the mixing chamber 8 from the pre-built combustion chamber 9. This combustion hammer, the fuel is fed through the pipe 10 and the required combustion air through the pipe 11 by means of the high pressure air compressor 12. In room 9, both are mixed together and burned.

    The combustion gas formed, however, now reached a temperature that was still high, so that it could be used directly as a propellant in the multi-stage turbine. Therefore, before it is used in the turbine, in the mixing chamber 8 connected to the combustion chamber, the combustion gases are mixed with such a large amount of saturated water vapor that a propellant mixture is created at a temperature that is too permissible for the turbine. In the present exemplary embodiment, this should be 1200 from absolute. The required water vapor is fed to the mixing chamber 8 through the pipe 14 under a pressure which is approximately the same as the pressure of the combustion gas.

   In the present case, this pressure may be 16 atmospheres from absolute. This state is shown in the diagram of Fig. 2 by the point A Darge provides.



  The gas-steam mixture coming from the mixing chamber 8 then expands in the first stage group I of the turbine under work power to a pressure of 4 atmospheres absolutely. The temperature of the mixture has dropped to about 890 absolute (point T in Fig. 2). In order to keep the thermal efficiency high for the following pressure stages, too much hot combustion gas, also at 4 atmospheres pressure, is added between stage groups I and II of the propellant mixture from combustion chamber 15, which has already expanded to 4 atmospheres in group I, that a mixture arises, which has a temperature which is about the same as the initial temperature before the first stage group, ie 1200 'absolute (point C in Fig. 2).

   The hot combustion gas used for mixing is generated in the combustion chamber 15; which feeds the fuel through a pipe 16 and then a ssolir 17 using the low-pressure air - Compressor 13 the required combustion air is supplied.

   The mixture of the propellant of the first stage group and the newly supplied hot combustion gases is now introduced into stage group II and expands there under work power to a pressure (point D in Fig. 2), which is small by a small amount d than the atmospheric pressure (point E in Fig. 2). The temperature of the propellant mixture has dropped to about 880 absolute. Now, in order to maintain the thermal efficiency, so much hot combustion gas has recently been added to the partially expanded propellant mixture that a new propellant mixture is created for further expansion in stage group III, the initial temperature of which is about as high as the initial temperature of the propellant in the first Level group, i.e. 1200 absolute (point F in Fig. 2).

    The production of the hot combustion gas to be admixed, which must have atmospheric pressure, takes place in the combustion chamber 18. The fuel is supplied to the same through the pipe 19 and the required combustion air from the open through the pipe 20. A special Ver denser for the combustion air is not required here, as there is a very slight negative pressure in the combustion chamber.



  The mixture of the propellant of stage group 1I and the hot combustion gases newly supplied from the chamber 18 is now introduced into the stage group III having turbine part, which here forms the last turbine part, and expands there under work performance to a pressure of 0.25 Atmospheres, i.e. 75% vacuum, that is seen in FIG. 2, according to curve FG.



  This vacuum is generated by a condensation device 20a and a gas compressor 21. Before the propellant mixture withdrawn from the turbine reaches the condenser 20a, it gives off a large part of its waste heat to the steam generator 22. This waste heat is now just large enough to generate the amount of water vapor required for mixing in the mixing chamber 8. The supply of the steam from the steam generator 22 to the mixing chamber S takes place through the pipe 14. The evaporator 22 receives feed water through the pipe 23.



  A steam superheater can also be connected to the steam generator 22 so that the combustion gas formed in the combustion chamber 9 can be mixed with superheated instead of saturated water vapor.



  Now that the propellant mixture coming from the turbine has given off most of its waste heat in the steam generator 22, it enters the surface condenser 20a, where it is cooled down to the condensation temperature of the steam and most of it is added through condensation Water vapor is released. Cooling water is supplied to this surface condenser by the Robr 24. The warm water then flows out through the pipe 25. The precipitated condensate is sucked off through the pipe 26 by a pump not shown in the drawing. The non-condensed gaseous component of the propellant mixture is compressed to atmospheric pressure by the multistage centrifugal compressor 21 and passed through the pipe 27 into the open.

   The centrifugal compressors 13 and 12 are connected in series. The former draws in air from the open air through the duct 28. A part of the air compressed in it reaches the combustion chamber 15 through the pipe 17. The remaining part of the air is further compressed in the high pressure compressor 12 and passed through the pipe 11 to the combustion chamber 9.



  The exhaust gas compressor 21, as well as the low pressure air compressor 13 and the high pressure air compressor 12 can be driven by any desired I1'raftmasebineii. As such, turbines can of course also be used again, the design and working method of which corresponds to that of the turbine, or even the turbine 1a itself can be used to drive.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH : Verfahren zum Betriebe von Verbrennungs turbinen mit mehreren Druckstufen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Brenn- stoff-Luftgemisehe unter verschieden hohen Drücken gebildet und je bei gleichbleibendem Drecke verbrannt werden, und dass von den so entstandenen Verbrennungsgasen das Gas mit dem höchsten Drucke der ersten Druck stufe und jedes Gas mit niedrigerem Druck einer seinem Druck entsprechenden späteren Druckstufe als Treibmittel zugeführt wird, wobei die Temperatur des einer späteren Druckstufe zuzuführenden Verbrennungs gases höher gehalten wird als die des bereits teilweise expandierten Treibmittels, PATENT CLAIM: A method for operating combustion turbines with several pressure stages, characterized in that at least two fuel-air mixtures are formed under different pressures and are burned with the same dirt, and that of the combustion gases thus created, the gas with the highest pressure is first pressure stage and each gas at lower pressure is supplied as a propellant to a later pressure stage corresponding to its pressure, the temperature of the combustion gas to be supplied to a later pressure stage being kept higher than that of the propellant that has already partially expanded, welches ans der vorhergehenden Druckstufe herströmt und zwischen diesen beiden Druckstufen mit dem von aussen zugeführten Verbrennungs gase gemischt wird, worauf die so entstan dene Treibmittelmischung in folgenden Tur binenteil weiter expandieren gelassen wird. UNTERANSPRÜCHE : 1. Verfahren narb Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel in die erste Druckstufe ein Gemisch aus dem mit dem böchsten Druck erzeugten Ver- brennungsgas und aus Wasserdampf von ungefähr gleichem Druck eingeführt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der benötigte Wasserdampf aus der Abwärme der aus der Turbine abziehen den Treibmittelmischung erzeugt wird. 3. which flows towards the previous pressure stage and is mixed between these two pressure stages with the combustion gases supplied from the outside, whereupon the propellant mixture thus created is allowed to expand further in the following turbine part. SUBClaims: 1. Method scar patent claim, characterized in that a mixture of the combustion gas generated with the highest pressure and water vapor of approximately the same pressure is introduced into the first pressure stage as a propellant. 2. The method according to patent claim and un teran claim 1, characterized in that the required water vapor is generated from the waste heat that is withdrawn from the turbine, the propellant mixture. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das einer späteren Druekstufe zuzuführende heisse Verbren nungsgas in so grosser Menge zwischen dieser und der vorhergehenden Druckstufe eingeführt wird, dass die Temperatur der zwischen diesen Stufen gebildeten Mi- scbung ungefähr derjenigen des Treibmit tels vor der ersten Druekstufe entspricht. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel gemisch im letzten Turbinenteil auf Va kuum expandieren gelassen wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 4, dadurch gekennzeichnet. Method according to claim, characterized in that the hot combustion gas to be supplied to a later pressure stage is introduced in such a large amount between this and the previous pressure stage that the temperature of the mixture formed between these stages corresponds approximately to that of the propellant before the first pressure stage . 4. The method according to claim, characterized in that the propellant mixture is allowed to expand in the last turbine part to vacuum. 5. The method according to claim and un terclaim 4, characterized. dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Druckstufen. wo heisses Verbrennungsgas als Treibmittel in die Turbine ein ueführt wird, etwa atmosphärische Spannung- auf- re(-ht halten wird. that between two successive pressure levels. where hot combustion gas is introduced into the turbine as a propellant, such as atmospheric tension is maintained.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0731255A1 (en) * 1995-03-07 1996-09-11 ABB Management AG Powerplant system

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