DE102009025754A1 - Turbomaschine und Verfahren zum Verbessern des Wirkungsgrades in einer Turbomaschine - Google Patents

Turbomaschine und Verfahren zum Verbessern des Wirkungsgrades in einer Turbomaschine Download PDF

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Abstract

Eine Turbomaschine (2) enthält einen Verdichterabschnitt (4), der einen Kühlluftstrom erzeugt. Der Verdichterabschnitt (4) enthält mehrere Verdichterstufen (6). Die Turbomaschine enthält ferner einen Turbinenabschnitt (14), der funktionell mit dem Verdichterabschnitt (4) verbunden ist. Der Turbinenabschnitt enthält mehrere Turbinenstufen (15). Eine Leitung (47) verbindet fluidführend wenigstens eine von den mehreren Verdichterstufen (6) mit wenigstens einer von den mehreren Turbinenstufen (18) und liefert einen Teil des Kühlluftstroms aus dem Verdichterabschnitt (4) an den Turbinenabschnitt (14). Ein Einspritzanschluss (60) ist fluidführend mit der Leitung (47) verbunden und einem Sekundärfluid-Erzeugungssystem (62) verbunden. Das Sekundärfluid-Erzeugungssystem (62) liefert eine Menge trockenen Sekundärfluids in den Kühlluftstrom, der von dem Verdichterabschnitt (4) zu dem Turbinenabschnitt (14) übergeht. Die Menge des trockenen Sekundärfluids ersetzt einen Teil des zu dem Turbinenabschnitt (14) übergehenden Kühlluftstroms.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Fachgebiet von Turbomaschinen und insbesondere eine Turbomaschine und ein Verfahren zum Verbessern des Wirkungsgrades in einer Turbomaschine.
  • Moderne Turbomaschinen erzielen höhere Wirkungsgrade und eine höhere Leistungsabgabe durch die Anwendung hoher adiabatischer Verdichtungsverhältnisse von 20:1 oder größer. Hohe Verdichtungsverhältnisse führen zu einem hohen Wirkungsgrad und erhöhter Leistungsabgabe. Eine adiabatische Verdichtung wird durch die Verwendung von Axialströmungsverdichtern mit hohem Wirkungsgrad erreicht und wird unvermeidlich von einem Temperaturanstieg begleitet, der zu einem verringerten Verdichtungswirkungsgrad führt. Um diesen Temperaturanstieg zu reduzieren, führen Luftvorkühlungsvorrichtungen Wärme ab und kompensieren somit teilweise alle Wirkungsgradgewinne. Außerdem wird teilweise verdichtete Luft für die Kühlung von Heißgaspfadkomponenten von Verbrennungsturbinen abgezapft. Die in die Erzeugung von Kühlluft gehende Arbeit wird nicht auf die Turbine übertragen und stellt somit einen weiteren Wirkungsgradverlust dar. Um diese verlorene Arbeit zu vermindern und die Leistungsabgabe zu steigern, verwenden viele moderne Turbomaschinen externe Verdichter, die mehr Luft einpumpen oder eine Dampfeinspritzung an einem Verdichterauslass-(CDC)-Diffusoraustritt oder stromabwärts von dem Diffusoraustritt ausführen. Jedoch stellen externe Verdichter zusätzliche Leistungsverbraucher dar und erzeugen somit Wirkungsgradverluste.
  • Obwohl eine Dampfeinspritzung Wärmeübertragungsraten verbessert und die Leistungsabgabe steigert, ist ein Hochdruck-(HP)-Dampf hoher Qualität erforderlich. Die Verwendung von HP-Dampf hoher Qualität hat einen negativen Einfluss auf den Wirkungsgrad, der sich aus dem Wärmeverlust des nützlichen Nachschaltprozesses ergibt. Ferner kompensiert bei einer Einspritzung des Dampfes bei dem CDC-Diffusoraustritt oder stromaufwärts davon eine Luftstromkühlung alle Gewinne, die im Verdichterwirkungsgrad erzielt werden können. Ferner erfordert die Einspritzung von Dampf an diesen speziellen Punkt in die Turbomaschine eine effiziente Verbrennungskammervermischung vor der Zündung, um jede Verbrennungsverschlechterung zu vermeiden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaute Turbomaschine enthält einen Verdichterabschnitt, der einen Kühlluftstrom erzeugt. Der Verdichterabschnitt enthält mehrere Verdichterstufen. Die Turbomaschine enthält ferner einen Turbinenabschnitt, der funktionell mit dem Verdichterabschnitt verbunden ist. Der Turbinenabschnitt enthält mehrere Turbinenstufen. Eine Leitung verbindet fluidführend wenigstens eine von den mehreren Verdichterstufen mit wenigstens einer von den mehreren Turbinenstufen. Die Leitung liefert einen Teil des Kühlluftstroms aus dem Verdichterabschnitt an den Turbinenabschnitt. Ein Einspritzanschluss ist fluidführend mit der Leitung verbunden und ein Sekundärfluid-Erzeugungssystem ist fluidführend mit dem Einspritzanschluss verbunden. Das Sekundärfluid-Erzeugungssystem liefert eine Menge trockenen Sekundärfluids in den Kühlluftstrom, der von dem Verdichterabschnitt zu dem Turbinenabschnitt übergeht. Die Menge des trockenen Sekundärfluids ersetzt einen Teil des zu dem Turbinenabschnitt übergehenden Kühlluftstroms und verringert dadurch einen Arbeitsaufwand, der von dem Verdichter zur Kühlung benötigt wird.
  • Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Verbessern des Leistungswirkungsgrades in Turbomaschinen den Betrieb eines Verdichterabschnittes der Turbomaschine so, dass er einen Kühlluftstrom erzeugt. Der Verdichterabschnitt enthält mehrere Verdichterstufen. Das Verfahren beinhaltet ferner die Entnahme des Kühlluftstroms aus einer von den mehreren Stufen des Verdichterabschnittes und die Leitung des Kühlluftstroms in einen Turbinenabschnitt der Turbomaschine. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren die Einspritzung eines trockenen Sekundärfluids in den Kühlluftstrom. Das trockene Sekundärfluid ersetzt einen Teil des Kühlluftstroms und verringert dadurch einen Arbeitsaufwand, der von dem Verdichterabschnitt zur Kühlung des Turbinenabschnittes benötigt wird, und verbessert somit den Leistungswirkungsgrad der Turbomaschine.
  • Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden durch die Techniken exemplarischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung realisiert. Weitere Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung werden hierin im Detail beschrieben und als Teil der beanspruchten Erfindung betrachtet. Für ein besseres Verständnis der Erfindung mit ihren Vorteilen und Merkmalen ist auf die Beschreibung und die Zeichnungen Bezug zu nehmen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht einer gemäß exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgebauten Turbomaschine;
  • 2 ist eine schematische Ansicht einer gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten Turbomaschine; und
  • 3 ist eine schematische Ansicht einer gemäß noch einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten Turbomaschine.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In 1 ist eine gemäß exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgebaute Turbomaschine insgesamt mit 2 bezeichnet. Gemäß Darstellung enthält die Turbomaschine 2 einen Verdichterabschnitt 4 mit einem Hauptströmungspfad 5 und mehrere Verdichterstufen 6. Die Verdichterstufen 6 enthalten wenigstens eine Niederdruckstufe 8, eine Mitteldruckstufe 9 und eine Hochdruckstufe 10. Der Verdichterabschnitt 4 ist funktionell mit einem Turbinenabschnitt 14 über eine Welle 16 verbunden. Der Turbinenabschnitt 14 enthält mehrere Turbinenstufen 18 mit wenigstens einer Niederdruckstufe 20, einer Mitteldruckstufe 21 und einer Hochdruckstufe 22. Der Verdichterabschnitt 4 ist auch mit dem Turbinenabschnitt 14 über eine Brennkammer 30 verbunden.
  • Im Betrieb nimmt der Verdichterabschnitt 4 Umgebungsluft 32 auf und verdichtet diese, um einen verdichteten Luftstrom zu erzeugen. Ein Teil des verdichteten Luftstroms 33 wird zu einer Brennkammer 30 geleitet, um ihn mit Brennstoff 34 zu vermischen und entzündet, um einen Hochtemperatur/Hochdruck-Luftstrom zu erzeugen, der an den Turbinenabschnitt 15 geliefert wird. Der Hochtemperatur/Hochdruck-Luftstrom wird in Kombination mit verdichteter Luft aus dem Verdichterabschnitt 4 verwendet, um den Turbinenabschnitt 14 anzutreiben. Der Turbinenabschnitt 14 treibt wiederum einen Generator 35 über eine Welle 37 an. Im Betrieb entstehen hohe Temperaturen in dem Turbinenabschnitt 14, welche Temperaturen (nicht dargestellter) Heißgaspfad-(HGP)-Komponenten erhöhen. Um die hohen Temperaturen an den HGP-Komponenten zu verringern, wird Kühlluft aus dem Verdichterabschnitt 4 entzogen und in den Turbinenabschnitt 14 eingespritzt. Obwohl für die Kühlung erforderlich, ist die Verwendung von verdichteter Luft als ein Kühlungsmedium weniger als effizient. D. h., da die verdichtete Luft nicht in der Verbrennung und somit anschließend zum Antrieb des Turbinenabschnittes 14 genutzt wird, ist jede in die Verdichtung der Kühlluft gesteckte Arbeit verschwendet oder wird höchstens bei einem wesentlich geringeren Wirkungsgrad genutzt. Um alle Wirkungsgradverluste in Verbindung mit der Verwendung von verdichteter Luft für die Kühlung zu verringern, enthält die Turbomaschine 2 ein Sekundärfluid-Einspritzsystem, welches gemäß den exemplarischen Ausführungsformen die Form eines Dampfeinspritzsystems 45 annimmt.
  • Das Dampfeinspritzungssystem 45 enthält eine erste Leitung 47, die fluidführend die Niederdruckverdichterstufe 8 mit einer Niederdruckturbinenstufe 20 verbindet, eine zweite Leitung 48, die fluidführend die Mitteldruckverdichterstufe 9 mit der Mitteldruckturbinenstufe 21 verbindet und eine dritte Leitung 49, die fluidführend die Hochdruckverdichterstufe 10 mit der Hochdruckturbinenstufe 22 verbindet. Das Dampfeinspritzsystem 45 enthält auch einen ersten Einspritzanschluss 60. Gemäß der dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der Einspritzanschluss 60 an einem stromaufwärts befindlichen Ende der ersten Leitung 47 angeordnet. Insbesondere ist der erste Einspritzanschluss 60 an dem Verdichterabschnitt 4 bei der Niederdruckstufe 8 montiert. Der erste Einspritzanschluss 60 ist fluidführend mit einem Dampferzeugungssystem verbunden, welcher gemäß der dargestellten Ausführungsform Teil eines Wärmerückgewinnungsdampfgenerators (HRSG) 62 ist, über eine Leitung 65 verbunden. Der HRSG 62 verwendet geringwertige Wärme zur Dampferzeugung. Das Dampfeinspritzsystem 45 enthält ferner einen zweiten Einspritzanschluss 70, der fluidführend mit dem HRSG 62 über eine Leitung 75 verbunden ist. Der zweite Einspritzanschluss 70 ist an dem Verdichterabschnitt 4 bei der Mitteldruckstufe 9 montiert.
  • Mit dieser Anordnung wird ein trockenes Sekundärfluid, wie z. B. trockener gesättigter Dampf oder überhitzter Dampf, in den Einspritzanschluss 60 und/oder den Einspritzanschluss 70 eingespritzt, um ihn mit zu dem Turbinenabschnitt 14 übergehender Kühlluft zu vermischen. Mit ”trocken” ist gemeint, dass das Sekundärfluid Null oder keine Feuchtigkeit enthält. Das trockene Sekundärfluid ersetzt einen Teil der Verdichterkühlluft. Auf diese Weise muss der Verdichterabschnitt 4 nicht mehr so viel Kühlluft erzeugen und somit werden die Wirkungsgradverluste minimiert. Da 0,545 kg (1 pound) Dampf angenähert 0,98 kg (2,25 lbs) Kühlluft bei der gegebenen spezifischen Wärmekapazität des Dampfes äquivalent ist, kann somit auch eine geringere Menge des Dampfes dieselben Kühlungseffekte am Turbinenabschnitt 14 erzeugen und der von dem Verdichterabschnitt 24 zur Erfüllung des Kühlluftbedarfs des Turbinenabschnittes 14 benötigte Arbeitsaufwand wird somit weiter reduziert. Zusätzlich verbessert, wenn Dampf verwendet wird, eine höhere Wärmeleitfähigkeit auch die Wärmeübertragung aus dem Turbinenabschnitt 14. Des Weiteren verbessert eine höhere Wärmeleitfähigkeit von überhitztem Dampf die Wärmeübertragung aus dem Turbinenabschnitt 14 und erzeugt dadurch einen verbesserten Kühlungswirkungsgrad.
  • Es wird nun Bezug auf 2, in welcher gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den entsprechenden Ansichten bezeichnen, bei der Beschreibung eines Sekundärfluid-Einspritzsystems Bezug genommen, welches gemäß einer zweiten ex emplarischen Ausführungsform die Form eines Dampfeinspritzsystems 85 annimmt. Gemäß Darstellung enthält das Dampfeinspritzsystem 85 eine erste Leitung 87, die fluidführend die Niederdruckverdichterstufe 8 mit der Niederdruckturbinenstufe 20 verbindet, eine zweite Leitung 88, die fluidführend die Mitteldruckverdichterstufe 9 mit der Mitteldruckturbinenstufe 21 verbindet und eine dritte Leitung 89, die fluidführend die Hochdruckverdichterstufe 10 mit der Hochdruckturbinenstufe 22 verbindet. Das Dampfeinspritzsystem 85 enthält auch einen ersten Einspritzanschluss 100. Gemäß der dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der erste Einspritzanschluss 100 entlang der ersten Leitung 87 montiert. Insbesondere ist der erste Einspritzanschluss 100 stromabwärts von dem Verdichterabschnitt 4 montiert. Der erste Einspritzanschluss 100 ist fluidführend mit dem HRSG 62 über eine Leitung 105 verbunden. Das Dampfeinspritzsystem 85 enthält ferner einen zweiten Einspritzanschluss 110, der fluidführend mit dem HRSG 62 über eine Leitung 115 verbunden ist. Der zweite Einspritzanschluss 110 ist entlang der Leitung 88 stromabwärts von dem Verdichterabschnitt 4 montiert. In einer ähnlichen Weise wie der vorstehend beschriebenen wird trockenes Sekundärfluid, wie z. B. trockener gesättigter Dampf oder überhitzter Dampf, in den ersten Einspritzanschluss 100 und/oder zweiten Einspritzanschluss 110 eingespritzt, um ihn mit einem Teil der von dem Verdichterabschnitt 4 erzeugten Kühlluft zu vermischen oder zu ersetzen, um den Leistungswirkungsgrad zu verbessern.
  • Es wird nun Bezug auf 3, in welcher gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den entsprechenden Ansichten bezeichnen, bei der Beschreibung eines Sekundärfluid-Einspritzsystems Bezug genommen, welches gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform die Form eines gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebauten Dampfeinspritzsystems 125 annimmt. Das Dampfein spritzsystem 125 enthält eine erste Leitung 127, die fluidführend die Niederdruckverdichterstufe 8 mit der Niederdruckturbinenstufe 20 verbindet, eine zweite Leitung 128, die fluidführend die Mitteldruckverdichterstufe 9 mit der Mitteldruckturbinenstufe 21 verbindet und eine dritte Leitung 129, die fluidführend die Hochdruckverdichterstufe 10 mit der Hochdruckturbinenstufe 22 verbindet. Das Dampfeinspritzsystem 125 enthält auch einen ersten Einspritzanschluss 140.
  • Gemäß der dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der erste Einspritzanschluss 140 an einem stromabwärts befindlichen Ende der ersten Leitung 127 montiert. Insbesondere ist der erste Einspritzanschluss 140 an dem Turbinenabschnitt 14 an einem Anschlussende der ersten Leitung 127 montiert. Der erste Einspritzanschluss 140 ist fluidführend mit dem HRSG 62 über eine Leitung 145 verbunden. Das Dampfeinspritzsystem 125 enthält ferner einen zweiten Einspritzanschluss 150, der fluidführend mit dem HRSG 62 über eine Leitung 155 verbunden ist. Der zweite Einspritzanschluss 150 ist an dem Turbinenabschnitt 14 bei der Mitteldruckstufe 9 montiert. In einer ebenfalls ähnlichen Weise wie der vorstehend beschriebenen wird trockenes Sekundärfluid, wie z. B. trockener gesättigter Dampf oder überhitzter Dampf, in den ersten Einspritzanschluss 140 und/oder zweiten Einspritzanschluss 150 eingespritzt, um ihn mit einem Teil der von dem Verdichterabschnitt 4 erzeugten Kühlluft zu vermischen oder diese zu ersetzen. Wie vorstehend diskutiert, wird durch Reduzieren der Menge der aus dem Verdichterabschnitt 4 zu entziehenden erforderlichen Kühlluft mehr Arbeit in den Antrieb des Turbinenabschnittes 14 gesteckt, um dadurch einen Gesamtwirkungsgrad der Turbomaschine 2 zu erhöhen. Wie vorstehend diskutiert, wird durch Reduzieren der Menge der aus dem Verdichterabschnitt 4 abgezweigten Kühlluft zum Erzeugen von Verdichtung verlorene Nutzarbeit minimiert und aus dem Turbinenabschnitt 14 bei der Welle 37 verfügbare Netz abgabefähigkeit erhöht, wodurch ein Gesamtwirkungsgrad der Turbomaschine 2 verbessert wird.
  • Zusätzlich zur Ergänzung der Kühlluft kann das trockene Sekundärfluid direkt oder indirekt in den Hauptströmungspfad des Verdichterabschnittes 4 so eingespritzt werden, wie es bei 200 in 3 dargestellt ist. Insbesondere wird das trockene Sekundärfluid an einem Punkt eingespritzt, an welchem das spezifische Volumen sowie die Temperatur des trockenen Sekundärfluids niedriger als entsprechende Verdichterparameter sind. Die Einspritzung von unter Druck stehendem sekundärem Fluid spart Verdichtungsarbeit, die anderenfalls erforderlich wäre, um die Fluiddrücke auf Einspritzpunkthöhe zu erhöhen. Das niedrigere spezifische Volumen von Dampf in Bezug auf Luft stellt weniger Verdichtungsarbeit pro Masseneinheit des Gemisches nach der Einspritzung sicher. Eine niedrigere Temperatur ermöglicht eine Kühlung mit verdichteter Luft, ohne Wärme aus dem thermodynamischen Zyklus zu verwerfen. Dieses reduziert ferner die Entnahme von Kühlungsströmen aufgrund der Verfügbarkeit von Niedertemperaturluft mit einer sich daraus ergebenden höheren Wärmeabführungskapazität aufgrund niedrigerer Gemischtemperaturen. Das trockene Sekundärfluid wird an einen Punkt eingespritzt, an welchem der Fluiddruck ausreicht, um einen positiven Massenstromgradienten zu erzeugen. In Systemen mit einfachem Zyklus findet die Einspritzung nahe an, jedoch stromaufwärts vor einem (nicht getrennt bezeichneten) Verdichterauslasspunkt statt, um somit weiter jede von dem Verdichterabschnitt 4 erforderliche Verdichtungsarbeit zu minimieren. D. h., die Einspritzung findet an einem Punkt statt, der nahe an dem, jedoch stromaufwärts vor dem Verdichterauslass ist, während er gleichzeitig noch der Notwendigkeit eines positiven Gradienten genügt, der für die Einführung des Sekundärfluids erforderlich ist.
  • An diesem Punkt sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung eine Turbomaschine mit einem Sekundärfluid-Einspritzsystem bereitstellt, das dafür konfiguriert ist, Leistungsabgabewirkungsgrade zu verbessern. Wie vorstehend beschrieben, dürfte erkennbar sein, dass ein trockenes Sekundärfluid, wie z. B. trockener gesättigter Dampf oder überhitzter Dampf vor oder nach Kühlluftentnahmepunkten auf dem Verdichterabschnitt 4 sowie unmittelbar vor oder bei dem Turbinenabschnitt eingespritzt werden kann. Das trockene Sekundärfluid kann auch in eine Rohrverbindung eingespritzt werden, die Turbinenkühlluft aus dem Verdichterabschnitt zu dem Turbinenabschnitt führt. Die spezielle Stelle der Fluideinspritzung hängt von den Rückdruckanforderungen ab, welche zwischen Turbinenmodellen variieren. Zusätzlich sollte es sich verstehen, dass die Quelle und die Art des Sekundärfluids variieren können.
  • Im Wesentlichen verwendet diese Beschreibung Beispiele, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsform zu offenbaren und um auch einem Fachmann auf diesem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Verwendung weiterer Vorrichtungen oder Systeme und der Durchführung aller beinhalteten Verfahren in die Praxis umzusetzen,. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen innerhalb des Schutzumfangs exemplarischer Ausführungsformen der Erfindung enthalten sein, soweit sie strukturelle Elemente haben, die sich nicht von der wörtlichen Beschreibung der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Differenzen gegenüber der wörtlichen Beschreibung der Patentansprüche enthalten.
  • Eine Turbomaschine 2 enthält einen Verdichterabschnitt 4, der einen Kühlluftstrom erzeugt. Der Verdichterabschnitt 4 enthält mehrere Verdichterstufen 6. Die Turbomaschine enthält ferner einen Turbinenabschnitt 14, der funktionell mit dem Verdichterabschnitt 4 verbunden ist. Der Turbinenabschnitt enthält mehrere Turbinenstufen 15. Eine Leitung 47 verbindet fluidführend wenigstens eine von den mehreren Verdichterstufen 6 mit wenigstens einer von den mehreren Turbinenstufen 18 und liefert einen Teil des Kühlluftstroms aus dem Verdichterabschnitt 4 an den Turbinenabschnitt 14. Ein Einspritzanschluss 60 ist fluidführend mit der Leitung 47 verbunden und einem Sekundärfluid-Erzeugungssystem 62 verbunden. Das Sekundärfluid-Erzeugungssystem 62 liefert eine Menge trockenen Sekundärfluids in den Kühlluftstrom, der von dem Verdichterabschnitt 4 zu dem Turbinenabschnitt 14 übergeht. Die Menge des trockenen Sekundärfluids ersetzt einen Teil des zu dem Turbinenabschnitt 14 übergehenden Kühlluftstroms.
    • 2
    Turbomaschine
    4
    Verdichterabschnitt
    5
    Hauptströmungspfad
    6
    Mehrere Verdichterstufen
    8
    Niederdruckstufe
    9
    Mitteldruckstufe
    10
    Hochdruckstufe
    14
    Turbinenabschnitt
    16
    Welle
    20
    Niederdruckstufe
    21
    Mitteldruckstufe
    22
    Hochdruckstufe
    30
    Brennkammer
    32
    Umgebungsluft
    33
    Druckluftstrom
    34
    Brennstoff
    35
    Generator
    37
    Welle
    45
    Dampfeinspritzsystem I
    47
    Erste Leitung
    48
    Zweite Leitung
    49
    Dritte Leitung
    60
    Erster Einspritzanschluss
    62
    Dampferzeugungssystem (HRSG)
    65
    Leitung
    70
    Zweiter Einspritzanschluss
    75
    Leitung
    80
    Hauptströmungspfad
    85
    Dampfeinspritzsystem II
    87
    Erste Leitung
    88
    Zweite Leitung
    89
    Dritte Leitung
    100
    Erster Einspritzanschluss
    105
    Leitung
    110
    Zweiter Einspritzanschluss
    115
    Leitung
    125
    Dampfeinspritzsystem III
    127
    Erste Leitung
    128
    Zweite Leitung
    129
    Dritte Leitung
    140
    Erster Einspritzanschluss
    145
    Leitung
    150
    Zweiter Einspritzanschluss
    155
    Leitung

Claims (9)

  1. Turbomaschine (2) aufweisend: einen Verdichterabschnitt (4), der einen Kühlluftstrom erzeugt, wobei der Verdichterabschnitt (4) mehrere Verdichterstufen (6) enthält; einen Turbinenabschnitt (14), der funktionell mit dem Verdichterabschnitt (4) verbunden ist, wobei der Turbinenabschnitt (14) mehrere Turbinenstufen (18) enthält; eine Leitung (47), die fluidführend wenigstens eine von den mehreren Verdichterstufen (6) mit wenigstens einer von den mehreren Turbinenstufen (18) verbindet, wobei die Leitung (47) einen Teil des Kühlluftstroms aus dem Verdichterabschnitt (4) dem Turbinenabschnitt zuführt; einen Einspritzanschluss (60), der fluidführend mit der Leitung (47) verbunden ist; und ein Sekundärfluid-Erzeugungssytem (62), das fluidführend mit dem Einspritzanschluss (60) verbunden ist, wobei das Sekundärfluid-Erzeugungssystem einen Menge trockenen Sekundärfluids in den Kühlluftstrom liefert, der von dem Verdichterabschnitt (4) an den Turbinenabschnitt (14) übergeht, wobei die Menge trockenen Sekundärfluids einen Teil der Kühlluft ersetzt, der an den Turbinenabschnitt (14) übergeht um dadurch einen erforderlichen Arbeitsaufwand durch den Verdichterabschnitt (4), der für die Lieferung von Kühlluft erforderlich ist, zu verringern.
  2. Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei der Einspritzanschluss (60) stromaufwärts vor der Leitung (47) positioniert ist.
  3. Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei der Einspritzanschluss (60) in der Leitung (47) positioniert ist.
  4. Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei der Einspritzanschluss (60) stromabwärts hinter der Leitung (47) positioniert ist.
  5. Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei der Verdichterabschnitt (4) einen Hauptstrompfad (5) enthält, der fluid führend mit dem Sekundärfluid-Erzeugungssystem (62) verbunden ist, wobei trockenes Sekundärfluid in den Hauptstrompfad eingespritzt wird.
  6. Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei das Sekundärfluid-Erzeugungssystem (62) Teil eines Wärmerückgewinnungsdampfgenerators ist.
  7. Turbomaschine (2) nach Anspruch 6, wobei das trockene Sekundärfluid aus trockenem gesättigten Dampf besteht.
  8. Turbomaschine (2) nach Anspruch 6, wobei das trockene Sekundärfluid aus überhitztem Dampf besteht.
  9. Verfahren zum Verbessern des Leistungswirkungsgrades in einer Turbomaschine, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Betreiben eines Verdichterabschnittes der Turbomaschine, um einen Kühlluftstrom zu erzeugen, wobei der Verdichterabschnitt mehrere Verdichterstufen enthält; Entnehmen eines Kühlluftstroms aus einer von den mehreren Stufen des Verdichterabschnittes; Leiten des Kühlluftstroms in einen Turbinenabschnitt der Turbomaschine; und Einspritzen eines trockenen Sekundärfluids in den Kühlluftstrom, wobei das trockene Sekundärfluid einen Teil des Kühlluftstroms ersetzt, der an den Turbinenabschnitt (14) übergeht, um dadurch einen erforderlichen Arbeitsaufwand durch den Verdichterabschnitt (4), der für die Lieferung von Kühlluft erforderlich ist, zu verringern.
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