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Einrichtung zum Betrieb von Gasturbinen Die Erfindung bezieht sich
auf eine. Einrichtung zum Betrieb von Gasturbinen mit offenem Kreislauf. Hierunter
sind Gasturbinen zu verstehen, bei denen die eigentliche Turbine durch ein Gemisch
von Luft und Verbrennungsprodukten angetrieben wird, wobei die Luft in einem Kompressor
verdichtet und sodann durch Verbrennung mit einem pulverisierten festen Betriebsstoff
in einer Brennkammer erhitzt wird, worauf das Gemisch in der Turbine expandiert.
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Eine Einrichtung zum Betrieb solcher Turbinen muß im wesentlichen
zwei Anforderungen erfüllen: erstens muß der Brennstoff in die Brennkammer, in welcher
sich die Luft unter Hochdruck befindet, mit einem Mindestverlust an Hochdruckluft
eingeführt werden, und zweitens muß die Zufuhrgeschwindigkeit des Brennstoffes in
die Brennkammer schnell und genau, ohne Erzeugung von Pulsationen, geregelt werden.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, den zum Betrieb solcher Gasturbinen
benutzten pulverisierten festen Brennstoff in den Zustand der Wirbelfließschicht
zu versetzen, wobei die Aufwirbelung des Brennstoffes in zwei Stufen erfolgt. Es
sind ferner auch Einrichtungen zum Betrieb von Gasturbinen bekanntgeworden, bei
denen der pulverisierte Brennstoff in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbine
geregelt wird.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß die Regelung der Strömung des
aufgewirbelten Brennstoffes im Wirbelschichtzustand in unmittelbarer Abhängigkeit
von der Drehzahl der Gasturbine allein nicht ausreicht, um den oben angeführten
Forderungen vollständig zu entsprechen. Bei der den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung bildenden Einrichtung wird daher die Strömung des aufgewirbelten Brennstoffes
bis zu der die zweite Stufe des Aufwirbelns bewirkenden Überdrucksäule im wesentlichen
in Ab-
hängigkeit von der Spiegelhöhe der Wirbelschicht in der betreffenden
Säule gesteuert, wodurch eine genaue und rasche Regelung erreicht wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise
veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Gasturbinenanlage
gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Schaltanordnung
der hydraulischen und elektrischen Regler; Fig. 3 zeigt im Schnitt das Steuerventil
für die Betriebsstoffzufuhr von der atmosphärischen Säule zu der Überdrucksäule;
Fig. 4 zeigt im Schnitt das Steuerventil für die Betriebsstoffzufuhr von einer Ouelle
zu der atmosphärischen Säule.
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Im folgenden werden die Gasturbine und ihre verschiedenen Einrichtungen
nacheinander beschrieben. Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, wird Torf aus
einer nicht dargestellten Entwässerungspresse einer Schleudermühle 11 zugeführt,
wo er in mäßig kleine Klumpen zerbröckelt wird. Diese gelangen zu einer umlaufenden
Jalousie-Trockenvorrichtung12, wo sie durch dieAbgase derGasturbine, die durch eine
Rohrleitung 13 zugeleitet und durch eine Rohrleitung 14 abgeleitet werden,
getrocknet werden. Die Torfklumpen fallen alsdann von der Trockenanlage auf einen
Drehtisch15, wo sie in zwei Teile geschieden werden; einige Teile werden von einem
Mischförderband 16 zu der nicht dargestellten Entwässerungspresse zurückbefördert,
die übrigen gelangen durch die Rohrleitung 17 zu einem Kollergang
19. In beiden Fällen wird die Zufuhr durch einstellbare Schaufeln
18 am Drehtisch 15 geregelt. Der Kollergang 19 w-rd von einem
Luftstrom durchblasen, der durch ein Seitenrohr 20 in die Rohrleitung
17 gelangt. Der im Kollergang 19 pulverisierteBetriebsstoff wird alsdann
in einem Zyklon 21 von der Förderluft getrennt.
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Der Zyklon 21 ist oberhalb einer atmosphärischen Säule 22 angeordnet,
die als Speicher wirkt. Von dort gelangt der Betriebsstoff zu einer Torfpul-ripe
23, die durch ein Rohr 24 mit Hochdruckluft versorgt wird und die den zugeführten
Betriebsstoff unter einen hohen Druck setzt. Von der Pumpe 23 strömt der
aufgewirbelte Torf durch eine Rohrleitung 25 zu einem
kleinen
Zyklon 26, der oberhalb einer überdrucksäule 27 angeordnet ist und
in welchem die Hochdruckluft von dem durch dieselbe beförderten Torf getrennt wird.
Von der Überdrucksäule 27 wird der Torf durch ein Ventil 28 und eine
Rohrleitung 29 der Brenrikammer 30 der Turbine 31 zugeführt.
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Die Hochdruckluft gelangt von dem kleinen Zyklon 26 durch eine
Rohrleitung 32 in die Verbrennungskammer 30. Die atmosphärische Säule
22 wird durch ein Rohr 33 mit Betriebsluft aus irgendeiner geeigneten Quelle,
die sich außerhalb der Kraftanlage befindeniann, versor ' gt. Die Betriebsluft
für die überdrucksäule27 wird von dem Kompressor34 der Gasturbine31 über ein Hilfsgebläse35
gefördert. Eine Zweigleitung 36 des Hilfsgebläses 35 dient zur Zufuhr
des pulverisierten Torfes von dem Regelventil 28 zur Brennkammer
30. Zwischen dem Brennstoffspiegel der Überdrucksäule 27 und der Rohrleitung
29, durch welche der Torf von dem Regelventil 28 zur Brennkammer
30 gelangt, ist eine offeneVerbindungsleitung 37, 32 angeordnet.
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In Fig. 2 ist die Schaltungsanordnung der elektrischen und hydraulischen
Regelorgane für die Gasturbine gemäß Fig. 1 veranschaulicht.
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Die Höhe des aufgewirbelten Betriebsstoffes in der Überdrucksäule
27 kann sich zwischen zwei Grenzwerten bewegen, die durch Höheneinstellung
zweier elektrischer Abtaster 40 und 41 bestimmt werden. Diese zwei Abtaster sind
mit einem doppelt wirkenden Relais 42 verbunden, welches durch einen geeigneten
Strom in eine von zwei Stellungen, nämlich offene Kontakte oder geschlossene Kontakte,
eingestellt werden kann und welches ungeachtet des Aufhörens dieses Stromes in dieser
Stellung so lange verbleibt, bis ein entgegengesetzt wirkender Strom einsetzt. Die
Möglichkeit der Speisung des Relais 42 mit Strömen entgegengesetzten Sinnes von
den Abtastern 40 und 41 ist durch Kabelleitungen angedeutet, die von den Abtastern
zu den beiden Enden der Relaisspule führen; dies ist jedoch nur eine schematische
Darstellung, die nicht notwendigerweise der tatsächlich verwendeten Spulenverbindung
entspricht. Wenn sich der Spiegel des aufgewirbelten Betriebsstoffes in der Säule
27
aufwärts bewegt, bis er den oberen Abtaster 41 erreicht, werden die Kontakte
des Relais 42 geöffnet und bleiben nachher geöffnet, ungeachtet dessen, daß etwa
der Spiegel wieder unter den höheren Abtaster 41 sinkt. Erst wenn der Spiegel unter
den tieferen Abtaster 40 sinkt, werden die Kontakte des Relais 42 geschlossen, wodurch
das elektrisch gesteuerte Schaltventil 61 mittels einer Strornspule geschlossen
wird.
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Die Zufuhr des aufgewirbelten Betriebsstoffes von der atmosphärischen
Säule 22 zur Rohrleitung 25 wird mittels eines Ventils 43 geregelt, welches in allen
Einzelheiten in Fig. 3 dargestellt ist. Dieses Ventil 43 hat einen Arbeitskolben
44 und ein Abschlußorgan 45, welches mit dem Kolben verbunden ist und welches mitsamt
dem Kolben durch eine Feder 46 elastisch aufwärts gedrückt wird. Der den Kolben
44 enthaltende Zvlinder 47 ist an seinem oberen Ende ständig mit einer Druckölleitung
48 verbunden und an drei verschiedenen, abgestuften Höhenstellen mit Entlastungsleitungen
49, 50 und 51 versehen. Die zuoberst angeordnete Entlastungsleitung
49 enthält ein elektrisch gesteuertes Schaltven#til 52., "velches in seiner Offenstellung
einen Leckweg für das Drucköl bietet, wenn der Kolben 44 durch die Feder 46 in seine
oberste Stellung gebracht ist. Wenn dagegen das Ventil 52 geschlossen ist, wird
der Kolben 44 nach unten verschoben, bis er die zweite Entlastungsleitung freilegt,
die das Schaltventil 61 enthält. Wenn dieses Ventil 61 offen steht,
bleibt der Kolben 44 in dieser Mittellage. Wenn dagegen das Ventil 61 geschlossen
ist, wird der Kolben 44 weiter nach unten verschoben, bis er die ständig offene
Entlastungsleitung 51 freilegt.
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Diese drei möglichen Einstellungen de> Kolbens 44 haben drei möglicheEinstellungen
desAbschlußorgans 45 zur Folge in bezug auf entsprechende Öffnungen 53, durch
welche der Betriebsstoff fließen kann. In der obersten Stellung sind die Öffnungen
53 gegenseitig abgesperrt, so daß kein Betriebsstoff duchfließen kann. In
der Mittelstellung gestattet eine Öffnung 54 in dem Abschlußorgan 45 einen beschränkten
Durchfluß des Betriebsstoffes von der atmosphärischen Säule 22 züi der Überdrucksäule
27. In der tiefsten Stellung gestattet eine große Öffnung 55 den vollen
Durchfluß des Betriebsstoffes.
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Auf diese Weise ist eine Anordnung geschaffen, in welcher die Zufuhr
von pulverisiertem Betriebsstoff von der atmosphärischen Säule zu der Überdrucksäule
in Abhängigkeit von dein Spiegel des aufgewirbelten Betriebsstoffes in der Überdrucksäule
geregelt wird.
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Die Zufuhr des Betriebsstoffes zu der atmosphärischen Säule 22 wird
in Abhängigkeit von der Spiegelhöhe der Wirbelschicht in der genannten Säule geregelt.
Diese Spiegelhöhe wird durch die statische Druckdifferenz zwischen dem aufgewirbelten
Teil und dem Grund der Wirbelschicht bemessen. Diese statische Druckdifferenz ist
schematisch dargestellt, als ob sie in zwei pneumatischen Leitungen 56 wirksam
wäre, die an die beiden Seiten einer Mernbrankammer einer Regelvorrichtung57 derZerkleinererbeschickung
angeschlossen sind, welche in Fig. 4 in allen Einzelheiten veranschaulicht ist.
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Durch die Einstellung der Meinbran 58 wird das Ansteigen des
Öldruckes in einem Zylinder 59 und dadurch die Einstellung eines Kolbens
60 in diesem Zylinder geregelt. Dieser Kolben 60 steuert die Einstellung
der verstellbaren Schaufeln 18 (Fig. 1). durch welche die Geschwindigkeit
der Zufuhr des Betriebsstoffes zu der atmosphärischen Säule bestimmt wird.
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Auf dieseWeise wird die Zufuhr des Betriebsstoffes zu der atmosphärischen
Säule 22 durch die Höhe der Wirbelschicht in dieser Säule geregelt. Die Höhe der
Wirbelschicht in der genannten Säule wird durch den Abfluß aus derselben und somit
durch den Spiegel in der Überdrucksäule bestimmt, und der Spiegel in der überdrucksäule
wird wiederum durch den Abfluß aus derselben und somit durch die Drehzahl der Gasturbine
geregelt.