DE1114363B

DE1114363B - Gasturbinenanlage mit einer Gasturbine mit Verdampfungs-Innenkuehlung

Info

Publication number: DE1114363B
Application number: DES61371A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Jantzen
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-01-17
Filing date: 1959-01-17
Publication date: 1961-09-28

Description

Gasturbinenanlage mit einer Gasturbine mit Verdampfungs-Innenkühlung Bei Gasturbinenanlagen mit Innenkühlung der Gasturbine durch ein Verdampfungskühlmittel besteht nicht nur, wie bei jeder anderen Gasturbinenanlage, die Notwendigkeit, die Abgaswärme weitgehend zurückzugewinnen, sondern es muß darüber hinaus auch die Wärme nutzbar gemacht werden, die durch das Kühlmittel aus der Turbine abgeführt wird.
Hierfür gibt es bereits einige Vorschläge. Man kann beispielsweise den Kühlmitteldampf in die Turbine einleiten und in dieser zusammen mit dem Brenngas Arbeit leisten lassen. Man kann ihn aber auch über einen Wärmeaustauscher leiten, in dem er unter Wärmeabgabe kondensiert und in dem durch die abgegebene Wärme Zweitdampf erzeugt wird.
Der erstgenannte Vorschlag mag sich theoretisch begründen lassen. Für die praktische Ausführung ist er nicht geeignet. Das Kühlmittel zur Verdampfungs-Innenkühlung muß nämlich von höchster Reinheit sein, da anderenfalls Verkrustungen der Kühlflächen und vor allem Verstopfungen der feinen Kühlbohrungen in den Schaufeln eintreten, und wenn man den Kühlmitteldampf in die Turbine einführt, geht außerdem das Kondensat für den Kühlvorgang verloren, denn es wird durch die Brenngase derart verunreinigt, daß es nicht weiterverwendet werden kann. Man muß also laufend die durch die Turbine geschickten Kühlmittelmengen durch aufbereitetes Frischwasser ersetzen oder das verunreinigte Kühlmittel erneut aufbereiten. Das würde nicht nur eine sehr umfangreiche Aufbereitungsanlage erfordern, sondern auch sehr hohe Betriebskosten verursachen, die wirtschaftlich nicht tragbar wären.
Der nach dem heutigen Stand der Technik einzig mögliche Weg ist der geschlossene Kühlmittellcreislauf mit einem in ihm eingeschalteten Wärmeaustauscher, in dem das dampfförmige Kühlmittel unter Wärmeabgabe kondensiert, wobei die abgegebene Wärme an einen zweiten Kreislauf übertragen wird, der offen sein kann, und es ist bereits bekannt, in einem solchen Wärmeaustauscher Zweitdampf zu erzeugen, der an anderer Stelle verwendet wird.
Die Erfindung geht von einem derartigen geschlossenen Kühlmittelkreislauf mit einem eingeschalteten Wärmeaustauscher aus, in dem Zweitdampf erzeugt wird.
Der neue Erfindungsgedanke besteht darin, die an den Zweitkreis abgegebene Wärmemenge nicht nach außen abzuführen, sondern in den Gasturbinenkreislauf zurückzuführen. Sie bleibt also im Kreislauf erhalten. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der erzeugte Dampf dem Treibmittelkreis der Gasturbine zugeführt wird. Man kann ihn in die Brennkammer einleiten, so daß er auf die hohe Temperatur des Brenngases überhitzt wird. Man kann ihn jedoch auch, in der Strömungsrichtung gesehen, hinter der Brennkammer einführen, insbesondere unter dem Gesichtspunkt, daß die Temperatur der heißen Brenngase vor der Turbine herabgesetzt werden muß. In jedem Fall wird, wie gesagt, erreicht, daß die Kühlmittelwärme nicht nach außen abgeführt wird, sondern im Gasturbinenkreislauf erhalten bleibt.
Für eine Anlage gemäß der Erfindung ergibt sich das in der Figur dargestellte Schema. Der Gasturbinenkreislauf umfaßt den Verdichter a, die Brennkammer b mit der Brennstoffzuführung e und die Gasturbine c, die den Verdichter a und den Leistungsverbraucher g antreibt. Die Maßnahmen zur Rückgewinnung der Abgaswärme der Turbine c sind nicht dargestellt. Die Turbine c soll mit Verdampfungs-Innenkühlung arbeiten, wobei das Kühlmittel einen geschlossenen Kreislauf durchlaufen soll, in den ein Wärmeaustauscher d eingeschaltet ist. Das Kühlmittel tritt als Dampf aus der Turbine c in den Wärmeaustauscher d über und wird darin kondensiert. Das Kondensat wird der Turbine c als Kühlmittel wieder zugeleitet. Über die Leitung l wird ein zweites verdampfbares Mittel, das im allgemeinen Wasser sein wird, dem Wärmeaustauscher d zugeführt, während der erzeugte Zweitdampf über die Leitung m abgeleitet wird. Bis hierher ist das Anlagenschema bekannt. Neu und fortschrittlich ist nun, daß der über die Leitung m abgeführte Zweitdampf wieder in den Gasturbinenkreislauf zurückgeleitet wird, und zwar in dem in der Zeichnung angenommenen Fall dadurch, daß er in die Brennkammer b eingeleitet wird. Die Gasturbine c verarbeitet demnach ein Gemisch aus Brenngas und überhitztem Dampf, der aber nicht aus dem Kühlmittel, sondern aus einer zweiten Flüssigkeit erzeugt ist.

Claims

PATENTANSPRUCH: Gasturbinenanlage mit einer Gasturbine mit Verdampfungs-Innenkühlung, bei der das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf geführt ist und bei der in den Kühhnittelkreislauf ein durch den Kühlmitteldampf beheizter Wärmeaustauscher zur Erzeugung von Zweitdampf eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der im Wärmeaustauscher (d) erzeugte Zweitdampf unmittelbar dem Treibmittelkreis der Gasturbine, beispielsweise der Brennkammer (b), zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 566 637, 811890, 901719; deutsche Auslegeschrift Nr. 1008 532; britische Patentschrift Nr. 149 926.