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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Regelung einer Vorrichtung zur Energiegewinnung aus Gas insbesondere
niederkalorischem Holzgas, bei dem das Gas verbrannt und ein bei
der Verbrennung entstehendes Rauchgas zur indirekten Erhitzung eines
Luftstroms genutzt wird, bei dem zur Regelung der Vorrichtung das
Volumen des zur indirekten Erhitzung vorgesehenen Luftstroms und
die Temperatur des Rauchgases geregelt wird, wobei der so erhitzte Luftstrom
zur Energiegewinnung genutzt wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin
eine Vorrichtung zur Energiegewinnung aus Gas, insbesondere niederkalorischem
Holzgas, mit einer Brennkammer und einer Turbine, wobei die Brennkammer
mit der Primärseite
eines Wärmetauschers
verbunden ist und die Turbine mit der Sekundärseite des Wärmetauschers
verbunden ist.
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In bekannten Vorrichtungen zur Energiegewinnung
aus Gas wird üblicherweise
Erdgas verbrannt. Die Brennkammer ist dabei unmittelbar an der Turbine
angeordnet, so daß das
Verbrennungsprodukt, das auch als Rauchgas bezeichnet wird, direkt
zum Antrieb der Turbine verwendet werden kann. Die Regelung der
Turbine kann durch eine Regelung der Arbeitslufttemperatur bzw.
der Rauchgastemperatur, die über
die Brennstoffmengenregelung erfolgt, durchgeführt werden. Eine derartige
Vorrichtung zur energetischen Nutzung von Biomasse-Gas ist beispielsweise
aus der
DE 299 15
154 U1 bekannt.
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Wenn jedoch niederkalorische gasförmige Brennstoffe
verwendet werden sollen, sind derartige Vorrichtungen nicht mehr
ohne weiteres einsetzbar, da der Heizwert für eine störungsfreie Verbrennung zu gering
und eine effektive Regelung der Turbine dann nicht mehr möglich ist,
da Gas in zu großen Mengen
zugeführt
werden muß.
Insbesondere bei Holzgas, das lediglich etwa 1/7 des Heizwertes
von Erdgas hat, treten diese Probleme bei bekannten Gasturbinen
auf. Wenn das Holzgas dennoch verwendet werden soll, so muß ein erheblicher
Aufwand zur Verdichtung des Gases betrieben werden, der im erheblichen
Maße den
Nettowirkungsgrad der Gasturbine verschlechtert.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art sind aus der
DE 299 15 154 U1 bekannt.
In dieser Druckschrift wird die Verbrennung von Biogas in einer
externen Brennkammer beschrieben, wobei das Biogas dann gereinigt
und einem Oberflächenwärmeübertrager
zugeführt
wird, der sekundärseitig
mit einer Heißluftturbine
verbunden ist und diese antreibt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, mit denen eine Regelung der Vorrichtung besonders
effektiv möglich ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt
mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorrichtungsmäßig erfolgt
die Lösung
der Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich
dadurch aus, daß der
Luftstrom durch ein Zusammenspiel wenigstens einer ersten direkt
in einer Luftstromleitung angeordneten Regelarmatur (D) und wenigstens
einer zweiten in mindestens einer von der Luftstromleitung abzweigenden
Entlastungsleitung angeordneten Regelarmatur (C, A, F) geregelt
wird. Über
diese Verfahrensbestandteile können
alle Betriebsfälle
der Vorrichtung sicher beherrscht und geregelt werden. Insbesondere
durch das Zusammenspiel der verschiedenen Regelarmaturen, die direkt in
der die Arbeitsluft führenden
Luftstromleitung und in den davon abzweigenden Entlastungsleitungen vorgesehen
sind, ist eine besonders günstige
Regelung des Luftstromes möglich.
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Zur Regelung der Temperatur des Rauchgases
ist günstigerweise
eine Regelarmatur in einer zu einer Brennkammer führenden
Gasleitung vorgesehen, die so geregelt wird, daß zur Erreichung höherer Rauchgastemperaturen
eine größere Gasmenge zugeführt wird.
Weiterhin wird zur Regelung der Temperatur des Rauchgases eine Regelarmatur
in mindestens einer zu einer Brennkammer führenden Luftleitung geregelt.
Günstigerweise
wird dazu eine Regelarmatur in einer zu der Brennkammer führenden Frischluftleitung
und eine weitere Regelarmatur in einer zu der Brennkammer führenden
Leitung mit bereits während
des Verfahrens erwärmter
Luft geregelt. Durch die Regelung und Mischung von Frischluft und
bereits vorgewärmter
Luft, wobei diese Mischung dann der Brennkammer zugeführt wird,
ist eine besonders effektive Regelung der Temperatur des Rauchgases
möglich.
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Beim Start der Vorrichtung ist ein
besonders wichtiger Aspekt der Regelung die Regelung des Luftstroms
einer sich geregelt schließenden
Regelarmatur in der Entlastungsleitung, so daß sich dadurch das Volumen
des zur indirekten Erhitzung vorgesehenen Luftstroms, der als Arbeitsluft
zum Antrieb der Turbine dient, gezielt und präzise erhöhen läßt. Insgesamt sind beim Start
der Vorrichtung eine Vielzahl einzelner Verfahrensschritte notwendig,
die ineinandergreifen.
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Beim Stop der Vorrichtung wird zunächst bevorzugt
die Temperatur des Rauchgases gesenkt. Danach wird günstigerweise
das Volumen des Luftstroms durch Öffnen der Regelarmaturen in
den Entlastungsleitungen gesenkt. Auch hier schließen sich eine
Reihe weiterer Schritte an.
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Bei einer Notabschaltung werden bevorzugt eine
Vielzahl von Schritten gleichzeitig durchgeführt, insbesondere wird durch
gleichzeitiges Öffnen
und Schließen
verschiedener Regelarmaturen der zur indirekten Erhitzung vorgesehene
Luftstrom reduziert und auf Null gefahren.
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Bevorzugt wird als niederkalorisches
Gas Holzgas eingesetzt, das auf energetisch effiziente Weise aus
einem biogenen Festbrennstoff gewonnen werden kann.
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Da das Gas nur indirekt zur Erhitzung
der Arbeitsluft der Turbine verwendet wird, ist eine Verbrennung
des Gases bei atmosphärischem
Druck möglich
und wird bevorzugt durchgeführt,
da dies energetisch besonders günstig
ist. Das dabei entstehende Rauchgas wird von der Brennkammer zu
einem Wärmetauscher
geführt
und erhitzt dort einen Frischluftstrom, der als Arbeitsluft der
Gasturbine dient. Auf diese Weise ist eine indirekte Verwendung
der bei der Verbrennung entstandenen Energie möglich. Die Erhitzung in dem
Wärmetauscher
erfolgt bevorzugt in einem Gegenstromverfahren. Der dabei erhitzte
Luftstrom (Arbeitsluft) wird bevorzugt vor der Erhitzung verdichtet,
so daß nach
der Erhitzung ein sehr heißes und
verdichtetes Gas zur Verfügung
steht, das zum Antrieb der Turbine verwendet werden kann.
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In einer Weiterbildung der Erfindung
wird die Abluft der Turbine zumindest teilweise der Brennkammer
zugeführt,
so daß die
Temperatur in der Brennkammer besonders gut regelbar ist und auf
einem hohen Temperaturniveau gehalten werden kann. Dies erhöht den elektrischen
Wirkungsgrad des Teilprozesses, da weniger Energie aus der Verbrennung
von Gas für
die Erhitzung der Turbinenluft aufgewendet werden muß. Weiterhin
wird die Abluft der Turbine bevorzugt auch zumindest zum Teil über einen
Abhitzekessel einer Dampfturbine zugeführt. Weiterhin ist es günstig, das
Verfahren so auszulegen, daß auch
das in der Brennkammer erzeugte Rauchgas indirekt (über einen
Abhitzekessel) einer Dampfturbine zugeführt werden kann.
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Das Verfahren ist günstigerweise
so ausgelegt, daß wahlweise
der Betrieb mit oder ohne der Gasturbine möglich ist. Falls die Gasturbine
nicht verwendet wird, so wird die Wärmeenergie ausschließlich einem
Abhitzekessel zugeführt, über den
dann eine Dampfturbine angetrieben wird.
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Die Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß im wesentlichen
dadurch aus, daß die
Sekundärseite
des Wärmetauschers
wenigstens eine in der Luftstromleitung angeordnete schnell öffnende
erste Regelarmatur aufweist und daß die Sekundärseite wenigstens
eine sich von der Luftstromleitung abzweigende Entlastungsleitung
aufweist, in der wenigstens eine mit der ersten Regelarmatur zusammenspielende
zweite Regelarmatur angeordnet ist.
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Der Wärmetauscher ist bevorzugt als
Hochtemperaturwärmetauscher
für eine
Luftaustrittstemperatur von mehr als 600°C ausgelegt und die Turbine
ist über
ein anlagenspezifisches Piping, das im folgenden noch genauer erläutert wird,
mit der Sekundärseite
des Wärmetauschers
verbunden. Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich das oben beschriebene Verfahren durchführen und
insbesondere kann das der Turbine zugeführte Gas indirekt in dem Wärmetauscher
erhitzt werden.
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Bevorzugt sind dabei die Regelarmaturen
einerseits direkt in den Leitungen angeordnet, die den zu erhitzenden
Luftstrom bzw. die Arbeitsluft erhitzen, und andererseits sind ergänzende Regelarmaturen
in Entlastungsleitungen angeordnet, über die das Volumen des Luftstroms,
das zu dem Wärmetauscher
geführt
wird, vermindert werden kann. Durch Öffnen der schnell schließenden und öffnenden
Regelarmaturen in den Entlastungsleitungen wird der Druck in der
Leitung, die zu dem Wärmetauscher führt, vermindert.
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In einer anderen bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung ist mindestens eine Regelarmatur zur Regelung der zur
Brennkammer geführten
Gasmenge vorgesehen, so daß auf
diese Weise das zur Brennkammer geführte Gas und damit auch die
Temperatur des in der Brennkammer erzeugten Rauchgases steuerbar
ist. Weiterhin sind mehrere schnell zu schließende und schnell zu öffnende
Regelarmaturen zur Regelung der zur Brennkammer geführten Luftmenge
vorgesehen, so daß auch
mit diesen eine Regelung der Temperatur des in der Brennkammer entstehenden
Rauchgases möglich
ist.
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Bevorzugt ist dabei die Brennkammer
beabstandet von der Turbine angeordnet. Es ist sogar möglich und
denkbar, daß aus
einer bestehenden Gasturbine die übliche interne Brennkammer
entfernt und durch ein spezielles Anschlußstück ersetzt wird. Über dieses
Anschlußstück wird
die komprimierte und erhitzte Luft in die Turbine eingeleitet. Bevorzugt ist
dem Wärmetauscher
auf der Primärseite
ein Verdichter vorgeschaltet, so daß in dem Wärmetauscher bereits vorverdichtete
Luft bzw. Arbeitsluft erhitzt wird, die dann der Turbine zugeführt und
in dieser entspannt wird.
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Weiterhin ist bevorzugt ein Abhitzekessel zum
Betrieb einer Dampfturbine vorgesehen, der mit der Brennkammer und
der Gasturbine verbunden ist. Auf diese Weise ist auch eine Nutzung
der Abwärme der
Gasturbine möglich,
und zudem kann die in der Brennkammer erzeugte Energie auch direkt
dem Abhitzekessel der Dampfurbine zugeleitet werden, wenn die Gasturbine
nicht in Betrieb ist.
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Eine besonders bevorzugte Weiterentwicklung
betrifft die Verwendung eines T-förmigen Anschlußstückes, das
zur Auskopplung der Verdichterluft und zur Einkopplung der Arbeitsluft
dient. Dieses T-förmige
Anschlußstück ist zwischen
Verdichter und Turbine angeordnet und weist ein Heißluftrohr
auf, das an einem Endbereich wiederum ein Heißluftanschlußstück aufweist, über das
die vom Wärmetauscher
kommende Luft der Turbine zugeführt
wird. Weiterhin weist das T-förmige
Anschlußstück bevorzugt
ein Mantelrohr auf, das das Heißluftrohr
umschließt
und einen Eingang zur Aufnahme der Verdichterluft und einen Ausgang
zur Weitergabe des Luftstroms zum Wärmetauscher aufweist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung weiter erläutert.
Im einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
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1:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2:
eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs beim Start einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3:
eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs beim Stop einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4:
eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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5:
einen Schnitt entlang der Linie EE in 4,
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6:
einen Schnitt entlang der Linie FF in 5,
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7:
ein T-förmiges
Anschlußstück der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit
einer Turbine 2, einer Brennkammer 3, einem Wärmeübertrager 4,
einem Gasverdichter 5, einem Abhitzekessel 6 zum
Betrieb einer Dampfturbine, einem Kamin 7 und einem Generator 10 dargestellt.
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Der Brennkammer 3 wird über ein
Gebläse 11,
dem eine Regelarmatur G nachgeschaltet ist, Verbrennungsluft zugeführt. Weiterhin
wird der Brennkammer 3 über
eine Regelarmatur J Brenngas zugeführt, das dann zusammen mit
der Verbrennungsluft in der Brennkammer verbrennt. Das dabei entstehende
Rauchgas wird über
einen Rauchgasweg 12 mit einer Temperatur T7 einer Primärseite 8 des
Wärmeübertragers 4 zugeführt. Der
Sekundärseite 9 des
Wärmeübertragers 4 wird
Frischluft zugeführt,
die zunächst über einen
Frischluftweg 13 mit einer Temperatur T1 und einem Druck
P1 dem Verdichter 5 zugeführt wird. In diesem Verdichter
erfolgt eine Kompression der Luft von dem atmosphärischen Druck
P1 auf einen Druck P2. Durch die Verdichtung wird die Luft von der
Umgebungstemperatur T1 auf T2 erwärmt. Im Lastbetrieb wird die
verdichtete Luft mit der Temperatur T3 und dem Druck P3 im Gegenstromverfahren
durch die Sekundärseite 9 des
Wärmeübertragers 4 geführt und
dabei auf die Temperatur T5 erhitzt und mit dem Druck P5 in die
Turbine 2 geführt.
Da das Arbeitsgas der Turbine Luft ist, kann die Turbine 2 auch
als Heißluftturbine
bezeichnet werden. Hier wird das heiße Gas bzw. die heiße Luft entspannt
und mit dem Druck P6 und der Temperatur T6 zum Abhitzekessel 6 geführt, in
dem Dampf erzeugt und die Dampfturbine 7 betrieben wird.
Der Entspannungsprozeß in
der Turbine 2 treibt über
eine Turbinenwelle den Generator 10 an. Die entspannte Luft
aus der Turbine 2, die mit der Temperatur T6 und dem Druck
P6 vorliegt, wird zu mehr als 80% bei Vollast über die Regelarmatur H in die
Brennkammer 3 geführt.
Durch die Regelung des Zumischverhältnisses werden hohe Flammtemperaturen
vermieden. Des weiteren wird weniger Energie aus dem Brenngas benötigt, um
das primärseitig
in den Wärmeübertrager
eintretende Rauchgas auf T7 zu erwärmen. Dadurch erfolgt eine
Minderung des NOx Ausstoßes, und
es werden zudem konstante Temperaturen T7 des Rauchgases in dem
Rauchgasweg 12 erreicht.
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Wenn die Vorrichtung 1 ohne
die Turbine 2 betrieben wird, so findet in dem Wärmeübertrager 4 an
der Sekundärseite 9 keine
Wärmeabnahme
statt. Die primärseitige
Temperatur T7 im Rauchgasweg 12 entspricht dann der Temperatur
T8 am Abhitzekessel 6. Der Abhitzekessel 6 ist
jedoch nicht für
derart hohe Temperaturen ausgelegt, so daß dann über das Gebläse 11 vermehrt
Frischluft in die Brennkammer 3 und über die Regelarmatur I in den
Rauchgasweg 12 zwischen Brennkammer 3 und Wärmeübertrager 4 geblasen
wird, so daß durch
den Mischeffekt die Temperatur T7 auf ein für den Abhitzekessel 6 geeignetes
Temperaturniveau gesenkt wird. Bei einem solchen Vorgang sind die
Ventile B und D geschlossen. Über
die Regelarmaturen G, H und I wird die Frischluftzuführung so
geregelt, daß die
Brennkammeraustrittstemperatur T7 konstant ist.
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Die Abblasearmaturen C und optional
auch E dienen der Öffnung
der Leitungen in Notfällen
oder bei Überlast,
so daß mit
Hilfe dieser Abblasearmaturen der Druck in den Rohren schnell gesenkt
werden kann. Ergänzend
sind Regelarmaturen A und F vorgesehen, wobei A eine normale Regelarmatur
darstellt und durch eine Feinregelarmatur F ergänzt ist, so daß mit dieser
ein präziser
Druck in der Zuleitung zwischen dem Verdichter 5 und dem
Wärmeübertrager 4 eingestellt
werden kann.
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In 2 ist
die Startsequenz der erfindungsgemäßen Vorrichtung detailliert
erläutert.
Die folgende Beschreibung erfolgt mit Bezugnahme auf die in 1 beschriebene Vorrichtung.
Im Schritt 20 wird geprüft,
ob die Startbedingungen erfüllt
sind. Zunächst
muß die
Brennkammer in Betrieb sein, und die Temperatur T7 (siehe 1) an der Primärseite 8 des
Wärmeübertragers 4 muß bei einer
verminderten Betriebstemperatur T7 von ca. 500°C bis 550°C konstant sein. Weiterhin muß das gesamte
Abhitzesystem mit dem Abhitzekessel 6 im Beharrungszustand sein.
Die in 2 dargestellten
Schritte 20 bis 26 werden als erste Sequenz 27 zusammengefaßt, die mit
dem Start der Turbine 2 beginnt. Im Schritt 21 wird zunächst das
Abblaseventil C geschlossen. Hierdurch wird aktiv eine unkontrollierte
Beaufschlagung der Turbine 2 durch Rückfluß von Heißluft vermieden. Die Regelarmaturen
A und F sind geöffnet, die
Armaturen B und D geschlossen. Im Schritt 22 wird dann der Startmotor
der Turbine 2 eingeschaltet. Im Schritt 24 wird die Druckregelung
des Drucks P3 zwischen Verdichter 5 und Wärmeübertrager 4 durch Schließen der
Regelarmaturen A und F durchgeführt. Im
Schritt 25 wird die Armatur D geöffnet,
wenn der Druck P3 größer als
der Druck P4 wird. Im Schritt 26 schließt daraufhin die Armatur G
in geregelter Form, so daß der
Druck P6 konstant ist. Dies erfolgt parallel zur Erhöhung der
Fördermenge
des Verdichters 5 der Turbine 2. Die Armatur B
wird geregelt geöffnet.
Die Armaturen H und I sind weiterhin druckgeregelt geöffnet. Die
zweite Sequenz 30 regelt das Anfahren der Turbine 2.
Im Schritt 28 wird dazu die Drehzahl des Startmotors erhöht. Die
Regelarmaturen A und F regeln den Druck P3. Durch zunehmendes Schließen der
Regelarmatur A wird weniger Arbeitsluft abgeblasen. Ein wachsender
Teil der Arbeitsluft wird in dem Wärmeübertrager auf Anfahrtemperatur
erhitzt. Durch die Entspannung des wachsenden Arbeitsluftvolumens
in der Turbine 2 wird die Turbinendrehzahl erhöht. Im Schritt
29 wird bei ca. 60% der normalen Umdrehungszahl der Turbine 2 der
Startmotor ausgeschaltet. In der dritten Sequenz 32 wird
die Turbine beschleunigt und die Turbinendrehzahl auf eine Nenndrehzahl
einreguliert. Im Schritt 31 werden dazu die Regelarmaturen A und
F genutzt, so daß durch Abblasen
der Heißluft-Massenstrom
zur Turbine 2 so eingestellt wird, daß die Drehzahl der Turbinenwelle ca.
95% der Nenndrehzahl erreicht. Die Armatur B wird geregelt geöffnet, um
die Verbrennungsluftmenge durch die Brennkammer konstant zu halten.
Die Turbinendrehzahl wird durch weiteres Schließen der Armaturen A und F der
Nenndrehzahl angeglichen. Die Synchronisation des Generators beginnt.
Die Startsequenz 4, die in der 2 mit 36 bezeichnet ist, regelt
die Motorsynchronisation, wobei in Schritt 33 die Regelarmaturen
A und F die Drehzahlregelung übernehmen.
Wenn die Turbinendrehzahl die Nenndrehzahl erreicht hat, wird synchronisiert.
Die Drehzahlregelung erfolgt bis zur Synchronisation über die Armaturen
A und F. Dies ist durch den Schritt 34 angedeutet. Die Regelung
basiert auf der Regelung des Massenstroms. Nach der Synchronisation
erfolgt die Drehzahlregelung über
den Generator 10. Im Schritt 35 wird der Generatorleistungsschalter
geschlossen. Der Generator läuft
netzparallel. In der mit 41 bezeichneten Startsequenz 5 beginnt
die Lastaufnahme. Dazu wird die Regelarmatur A und auch die Feinregelarmatur
F langsam geschlossen, wie im Schritt 37 angedeutet. Der Heißgas-Massenstrom
wird nun vollständig
auf die Turbine geführt.
Im Schritt 38 wird die Eintrittstemperatur T7 auf der Primärseite 8 des Wärmeübertragers 4 durch
Erhöhung
der Leistung in der Brennkammer 3 angehoben, bis auf der
Sekundärseite
des Wärmeübertragers 4 die
Maximaltemperatur von T5 erreicht wird. Dies ist im Schritt 39 erreicht.
Bei Erreichen dieser Temperatur wird gemäß Schritt 40 das Frischluftgebläse 11 ausgeschaltet. Durch
die Temperaturerhöhung
erhöht
sich auch der Volumenstrom der Turbinenabluft. Um zu verhindert, daß durch
diesen erhöhten
Volumenstrom die Turbine gegen unnötig hohen abgasseitigen Gegendruck betrieben
wird, wird die Regelarmatur B geregelt weiter geöffnet. Die Armatur A wird vollständig geschlossen.
In der Sequenz 43 erfolgt dann der Normalbetrieb der Turbine,
der auch im Schritt 42 dargestellt ist. Die Turbine wird mit maximaler
Leistung gefahren. Eine Leistungsregelung kann über die Armaturen A und F und
auch über
die Leistungsregelung der Brennkammer 3 erfolgen.
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In 3 ist
die Turbinenstopsequenz 45 beschrieben. Der normale Stopablauf
ist mit den Schritten 46 bis 57 wiedergegeben, während eine Notabschaltung mit
den Schritten 60 bis 68 dargestellt ist. Das Verfahren wird auch
unter Bezugnahme auf die Vorrichtung gemäß 1 erläutert.
Die Stopsequenz beginnt im Schritt 46, wobei bei Übermittlung
eines Stopsignals im Schritt 47 zunächst im Schritt 48 die Betriebstemperatur
T7 reduziert wird, indem die Leistung der Brennkammer 3 bis
zu einer verminderten Betriebstemperatur von etwa 500°C reduziert
wird. Gleichzeitig wird das Frisch Luftgebläse 11 angefahren,
um nach dem Schließen
der Armaturen B und D sowie dem Öffnen
der Armaturen C und G die Frischluftversorgung der Brennkammer sicherzustellen.
Im Schritt 51 wird die Leistung der Turbine 2 durch Öffnen der
Armatur A auf Null reduziert. Im Schritt 52 wird der Generatorleistungsschalter
geöffnet.
Für einen,
in der Zeichnung mit 53 gekennzeichneten Zeitraum, läuft die
Turbine zum Herunterkühlen
nach. Danach wird gemäß Schritt
54 das Abblaseventil C geöffnet
und gemäß Schritt
55 die Armatur D geschlossen. Im letzten Schritt 56 erfolgt dann
eine Drehzahlreduzierung auf Null. Mit dem Schritt 57 ist das Herunterfahren
der Turbine abgeschlossen, und es kommt zum Turbinenstillstand.
Parallel erfolgt ab dem Schritt 49 die im Schritt 50 angegebene
Maßnahme,
bei der die Armatur B geregelt geschlossen und die Armatur G geregelt
geöffnet
wird, um den Ausfall der Turbinenabluft als Verbrennungsluft zu kompensieren.
Im Falle einer Notabschaltung, die zum Beispiel nach einer Betriebsstörungsmeldung durchgeführt wird,
erfolgt eine Turbinenstopsequenz 45 gemäß der Schritte 60 bis 68. Bei
der Notabschaltung werden quasi gleichzeitig im Schritt 61 der Generatorleistungsschalter
geöffnet
und im Schritt 62 das Abblaseventil C geöffnet. Dieses wird sehr schnell
geöffnet,
wobei die Abblasearmatur C auch als sehr schnell öffenende
Armatur realisiert sein muß.
Die Druckluft wird über
eine Rohrleitung bevorzugt über
das Dach in die Atmosphäre
abgeführt. Durch
die Druckentlastung fehlt der Turbine 2 das Antriebsmedium.
Gleichzeitig wirkt der Verdichter als Bremse. In einem Notfall bei
Betriebsstörung
der Drehzahlüberwachung
wird zur noch schnelleren Öffnung
des Abblaseventils C über
einen Explosionszylinder eine trennende Berstscheibe zwischen einem externen
Druckgasbehälter,
der auf ca. 20 bar gehalten ist und dem öffnend wirkenden Arbeitszylinder der
Armatur C zerstört.
Durch den frei werdenden Druckgasimpuls kann die Armatur C in weniger
als 100 Millisekunden vollständig
geöffnet
werden. Ergänzend
wird noch das optionale Sicherheitsabblaseventil E geöffnet, um
das Ablassen von großen
Arbeitsluftmengen in den verbindenden Rohrleitungen und dem Wärmeübertrager
und den Arbeitsluft-Druckabfall zu beschleunigen. Im Schritt 63
wird dann die Regelarmatur A geöffnet
und im Schritt 64 die Armaturen B und D geschlossen.
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Im Schritt 65 wird der Not-Aus des
Brenners geschaltet. Danach wird im Schritt 66 mit dem Frischluftgebläse 11 eine
Zwischenbelüftung
vorgenommen und gemäß Schritt
67 die Armatur G geregelt geöffnet.
Es kommt zum Turbinenstillstand gemäß Schritt 68.
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In 4 ist
eine geschnittene Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung
dargestellt. Diese Vorrichtung ist als ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
gemäß der schematischen
Zeichnung gemäß 1 zu verstehen. In der Draufsicht
in 1 ist beispielsweise
die Verdichterluftleitung zu erkennen, die dem Leitungsstrang entspricht,
der zwischen dem Verdichter 5 und der Armatur D angeordnet
ist und in dem ein Druck P2 und eine Temperatur T2 herrscht. Weiterhin
ist die Armatur D gekennzeichnet und die Heißluftleitung, die zwischen
dem Wärmeübertrager
und der Gasturbine die erhitzte Luft zur Gasturbine leitet.
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In 5 ist
ein Schnitt entlang der Linie EE in 4 dargestellt,
so daß hier
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einem Querschnitt zu sehen ist. Neben dem Verdichter 5 und
der Gasturbine 2 sind insbesondere die Entlastungsleitungen
zu erkennen, die von der Verdichterluftleitung zwischen Verdichter
und Wärmeübertrager
abgehen und durch Armaturen A und C geregelt sind.
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Ein Schnitt entlang der Linie FF
in 5 ist in 6 dargestellt.
In dieser ist oberhalb der Turbine ein spezielles Anschlußstück 20 dargestellt,
das im folgenden noch erläutert wird.
Weiterhin sind insbesondere auch die Armatur C in der Entspannungsleitung,
der Wärmeübertrager 4 und
die Brennkammer 3 zu erkennen.
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In 7 ist
das Anschlußstück 20 in
vergrößerter Ausführungsform
dargestellt. Dieses Anschlußstück ist T-förmig und
weist ein Heißluftleitrohr 21 auf,
das am oberen Ende, angedeutet durch den Pfeil 25, Arbeitsluft
vom Wärmeübertrager 4 (siehe 1) in Richtung des Pfeils 27 zur
Turbine 2 fördert. Das
Heißluftleitrohr 21 ist
umgeben von einem Mantelrohr 23, welches das Heißluftleitrohr 21 umschließt und einen
Eingang zur Aufnahme der Verdichterluft und einen Ausgang zur Weitergabe
des Luftstroms zum Wärmetauscher
aufweist. Insgesamt dient das T-förmige Anschlußstück zur Auskopplung
der Verdichterluft und zur Einkopplung des Luftstroms, der dem Wärmetauscher
zugeführt
wird. Über
den seitlichen Ausgang, in Richtung des Pfeils 26, wird
Verdichterluft zum Wärmeübertrager 4 geleitet.