DE1050609B

DE1050609B - Eine Gasturbinen und eine Dampfturbmenanlage umfassende Warmekraftanlage

Info

Publication number: DE1050609B
Application number: DENDAT1050609D
Authority: DE
Inventors: Dr Werner KaTrer Zurich Dipl-Ing (Schweiz)
Original assignee: Maschinenfabrik Oerlikon Zurich-Oerlikon (Schweiz)
Priority date: 1956-02-06
Publication date: 1959-02-12
Also published as: CH336648A

Description

Die Erfindung betrifft eine eine Gasturbinen- und eine Dampfturbinenanlage umfassende Wärmekraftanlage mit mindestens zwei ganz oder teilweise voneinander getrennten Dampf-Wasser-Kreisläufen verschiedener Dampfdrücke, in welchen unter Verwendung von Abgaswärme der Gasturbinenanlage erzeugter Dampf Arbeit leistet.

Es' ist bekannt, bei Anlagen dieser Art die Gasturbinenabgase entweder in einem Dampfkessel mit Feuerung als Verbrennungsluft zu verwenden oder zwecks. indirekter Wärmeabgabe durch einen Abhitzekessel /zu. leiten. Dienen die Gasturbinenabgase als Verbrennungsluft, so ist die Leistung der Gasturbine — sofern diese" nur für die Verbrennungsluftmenge des Kessels ausgelegt ist — begrenzt, da der Kessel bei den üblichen Luftüberschüssen für die Verbrennung, eine Verhältnismäßig kleine Menge der Gasturbinenäbluft benötigt. Demgegenüber kann bei Verwendung eines Abhitzekessels eine beliebig große Menge der.. Gasturbinenabgase ausgenutzt werden, aber es läßt, sich dabei kein sehr hoher thermischer Wirkungsgrad auf der. Dampf sei te, erzielen, da die Dampf temperatur und der Dampfdruck durch die A'bgasiemperatur begrenzt sin<d. ferner haben die bekannten .Anlagen den wesentlichen Nachteil, daß eine Abkühlung der Gasturbinenabgase bis auf verhältnismäßigtiefe Temperatüren nicht möglich ist.

Die .geschilderten Mangel lassen sich vermeiden, wenn erfindungsgemäß Gasturbirienabgase von annähernd gleicher Temperatur gleichzeitig an den Speisewasservorwärmer des einen Kreislaufs und an den Dampferzeuger des anderen Kreislaufs Wärme abgeben. Auf diese Weise ist es möglich, eine Gasturbinenanlage verhältnismäßig größer. Leistung zu verwepden.urid einen hohen Gesamtwirkuhgsgrad zu erzielen.

In der Wärmekraftanlage gemäß der Erfindung können bei, dem einen Kreislauf das verdampfende Wasser..-,und bei. dem andern Kreislauf höheren Druckes das weiter vorzuwärmende Wasser wenigstens annähernd der gleichen Gasturbinentemperatur ausgesetzt sein. Dabei kann beim Kreislauf des höheren Druckes das zu verdampfende Wasser einer höheren Abgastemperatur der Gasturbine ausgesetzt sein.

Es empfiehlt sich, im Strömungsweg der Abgase von der Gasturbinenanlage zu der Dampfturbinenanlage in an sich bekannter Weise einen Wärmeaustauscher für die Vorwärmung der Druckluft der Gasturbinenanlage anzuordnen.

Ferner ist es nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, daß Gasturbinenabgase von annähernd gleicher Temperatur an die Überhitzer der einzelnen Dampfwasserkreisläufe Wärme abgeben.

Eine Gasturbinen-
und eine Dampftürbinenanlage
umfassende Wärmekraftanlage

Anmelder:

Maschinenfabrik Oerlikon,
Zürich-Oerlikon (Schweiz)

Vertreter: Ph. Frhr. v. Habermann, Rechtsanwalt,
München 22, Widerimayerstr. 34

- Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 6. Februar 1956

Dipl.-Ing. Dr^ Werner,Karrer, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden ^ ■

In der Zeichnung sind als Ausiführutigsbeispiele des Erfinduhgsgegeristahdes zwei Wärmekraftänlageh schematisch dargestellt.

Nach FigJ 1 besteht die Wärmekräftänläge aus einer Gasturbinenanlage mit einer Gasturbine" 1, einem Verdichter 2," einer Brennkammer 3' und -einem Wärmeaustauscher 4 sowie aus einer Dampftürbinenanlage mit einer Dampfturbine 5, einem Hochdruckdampfkessel 6, einem Niederdruckdampfkessel 7, kombiniert mit einem Vorwärmer 8 für den HoChdfuckdarhpfkessel 6, einem Kondensator 9' und einem für die beiden Dampfkessel 6, 7 gemeinsamen Speisewasservorwärmer 10. Die "Dampfturbine 5, die' Gasturbine 1 und der Verdichter 2 sind mittels Wellen 11 "mit einem Generator 12 verbünden.' " ''.'

Der Verdichter 2 fördert in' Pfeilnchtüng Luft durch eine Leitung 13 in den Wärmeaustauscher 4, wo diese Druckluft erwärmt wird, und dann zu der Brennkammer 3. Die in dieser entstehenden Brenngase expandieren in der Gasturbine 1. Im Strömungsweg der heißen Abgase der Gasturbine 1 ist der AVärmeaustauscher 4 für die Vorwärmung der vom Verdichter 2 geförderten Druckluft angeordnet. Aus dem Wärmeaustauscher 4 strömen die Gasturbinenabgase über die Leitung 14 in den Hochdruckdampfkessel 6, wo sie Wärme abgeben, und anschließend über die Leitung 15 in den Niederdruckdampfkessel 7

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und Wärmeaustauscher 8, wo sie zur Erzeugung des Niederdruckdampfes und zur Vorwärmung des im Hochdruckdampferzeuger 6 zu verdampfenden Wassers Wärme abgeben. Durch eine Leitung 16 werden die Gasturbinenabgase zur weiteren Wärmeabgabe in den gemeinsamen Speisewasservorwärmer 10 der beiden Dampferzeuger 6, 7 geleitet und gelangen schließlich aus diesem — wie durch Pfeil 17 angedeutet — ins Freie.

Im Speisewasserwärmer 10 wird das gesamte vom Kondensator 9 der Dampfturbinenanlage kommende Kondensat vorgewärmt. Dieses vorgewärmte Kondensat wird in zwei Teile aufgeteilt, von denen ein Teil über eine Leitung 18, den Vorwärmer 8 und eine Leitung 19 als Speisewasser dem Hochdruckdampfkessel 6 zuströmt, während der andere Teil durch-eineLeitungZO als Speisewasser in den Niederdruckdampfkessel 7 gelangt. Somit ist im Speisewasservorwärmer 10' das Speisewasser beider Dampferzeuger 6, 7 der gleichen Abgastemperatur ausgesetzt.

Das durch die Leitung 20¹ zuströmende Speisewasser wird im Dampferzeuger 7 bei niedrigerem Druck verdampft und strömt als Dampf durch eine Leitung21 in eine Zwischenstufe der Dampfturbine5, während das durch die Leitung 18 zuströmende Speisewasser zunächst im Vorwärmer 8 weiter vorgewärmt wird, und zwar etwa, bis zum Erreichen der Verdampfertemperatur, und dann im Dampferzeuger 6 bei höherem Druck verdampft und eventuell noch überhitzt wird,, worauf der Dampf durch die Leitung 22 dem Hochdruckteil der Dampfturbine 5 zugeleitet wird. Im Dampferzeuger 7 und dem Vorwärmer 8 sind das zu verdampfende Speisewasser des Niederdruckdampferzeugers 7 und das weiter vorzuwärmende Speisewasser des Hochdruckdampferzeugers 6 der gleichen Abgastemperatur ausgesetzt, während das zu verdampfende Wasser im Hochdruckdampferzeuger einer höheren Abgastemperatur ausgesetzt ist.

Nach Arbeitsleistung in der Dampfturbine 5 gelangen die beiden der Dampfturbine durch die Leitungen 21, 22 zuströmenden Dampfmengen durch eine Leitung 23 in den Kondensator 9 und von dort als Speisewasser in den Speisewasservorwärmer 10.

Die Wärmekraftanlage nach Fig. 2 unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß zur Verbesserung des Wirkungsgrades den Dampferzeugern 6, 7 ein Überhitzer 24 nachgeschaltet ist, ferner dadurch, daß die Gasturbine 1 und die Dampfturbine 5 separate Generatoren 12 α und . 12 b antreiben. . .

Der Dampfüberhitzer 24 ist durch Gasturbinenabgase beheizt. Er ist im Strömungsweg dieser Abgase mittels einer Leitung 25 zwischen die Gasturbine 1 und den Wärmeaustauscher 4 geschaltet. Der zu überhitzende Dampf beider Dampf erzeuger 6, 7 ist in diesem gemeinsamen Überhitzer 24 der gleichen Abgastemperatur ausgesetzt. .

An Stelle, eines gemeinsamen Überhitzers könnten aber auch für die beiden Dampferzeuger separate Überhitzer vorgesehen sein, so daß der zu überhitzende Dampf jedes Dampferzeugers einer anderen Abgastemperatur ausgesetzt wäre.

Die beiden gezeigten Wärmekraftanlagen arbeiten

mit je zwei teilweise voneinander getrennten Dampf-Wasser-Kreisläufen. Es könnten aber auch drei oder mehr ganz oder teilweise voneinander getrennte

ίο Kreisläufe vorgesehen sein.

Die Gasturbinenanlage könnte auch ohne Wärmeaustauscher ausgeführt sein. Bei; Anordnung eines solchen empfiehlt es sich aber, diesen im Strömungsweg der Abgase den Verdampfern und Vorwärmern vorauszuschalten.

Die Gasturbinenanlage kann mit oder ohne Kühlung und mit oder ohne Zwischenüberhitzung ausgeführt sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Eine Gasturbinen- und eine Dampfturbinenanlage umfassende Wärtnekraftanlage mit mindestens zwei ganz oder teilweise voneinander getrennten Dampf-Wasser-Kreisläufen, verschiedener Dampfdrücke, in welchen unter Verwendung von Abgaswärme der Gasturbinenanlage erzeugter Dampf Arbeit leistet, dadurch gekennzeichnet, daß Gasturbinenabgase von. annähernd gleicher Temperatur gleichzeitig an den Speisewasservorwärmer (8) des einen Kreislaufes und an den Dampferzeuger (7) des anderen Kreislaufes Wärme abgeben.

2. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem. einen Kreislauf das zu verdampfende Wasser und bei dem anderen . Kreislauf höheren Druckes das weiter vorzu-, wärmende Wasser annähernd der gleichen Gas-. turbinenabgastemperatur ausgesetzt sind.

3. Wärmekraftanlage nach Anspruch 2, dadurch ..' gekennzeichnet, daß beim Kreislauf des höheren Druckes das zu verdampfende Wasser einer höheren Gasturbinenabgastemperatur ausgesetzt ist. .

4. Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch - gekennzeichnet, dafß im Strömungsweg der Abgase von der Gasturbinenanlage zu der Dampf-. turbinenanlage ein Wärmeaustauscher zur Vor-.wärmung der Druckluft der Gasturbinenanlage ■ ' angeordnet ist.

,, 5..Wärmekraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gasturbinenabgase von an-' ' .nähernd gleicher Temperatur an die Überhitzer ' ' der einzelnen Dampf-Wasser-Kreisläufe Wärme .abgeben. .

.. In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentanmeldung St 5954 Ia/46h (bekanntgemacht am 10. Februar 1955);

»Brennstoff-Wärme-Kraft«, Bd. 7, Nr. 6 (1955), -S. 249.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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