DE1120817B

DE1120817B - Vor- bzw. Zwischenkuehler einer Gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE1120817B
Application number: DEE19581A
Authority: DE
Inventors: Konrad Oechslin
Original assignee: Escher Wyss AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss AG
Priority date: 1960-06-17
Filing date: 1960-07-09
Publication date: 1961-12-28

Description

Vor- bzw. Zwischenkühler einer Gasturbinenanlage Die Erfindung betrifft einen Vor- bzw. Zwischenkühler für den Kompressor einer Gasturbinenanlage mit Verwendung der Abwärme für Heizzwecke, bei welchem das zu kühlende Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage jeweils in einem ersten Wärmeaustauscher Wärme an den aufzuheizenden flüssigen Wärmeträger der Heizung und in einem zweiten Wärmeaustauscher Wärme an ein flüssiges Kühlmittel abgibt, wobei der zweite Wärmeaustauscher Rohre mit Außenrippen aufweist und das zu kühlende Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage außerhalb der Rohre und quer zu den Rohren, das Kühlmittel aber in den Rohren strömt.
Es ist ein Kühler für eine Gasturbinenanlage bekannt, bei dem das gasförmige Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage in innenberippten Rohren strömt, die vom Kühlmittel umströmt werden. Da das Kühlwasser die Außenfläche der Rohre bespült, können aus dem Wasser stammende Ablagerungen an der Rohroberfläche nur mit Mühe und, falls die Rohre nicht ausgebaut werden, nicht einwandfrei entfernt werden. Die periodisch erforderliche Kühlerreinigung erfordert einen erheblichen Aufwand an Zeit und Arbeit.
Bei Kühlern, bei denen ein reines gasförmiges Mittel an eine Flüssigkeit Wärme abgibt, war es deshalb bisher üblich, die Flüssigkeit durch außenberippte Rohre zu führen, die vom gasförmigen Mittel umströmt werden. Diese Anordnung wird gewählt. um die Rohre, an denen sich Ablagerungen aus der Flüssigkeit bilden, leicht reinigen zu können. Die Kühlrohre verlaufen bei diesen Kühlern vorteilhafterweise quer zum Gasstrom und sind so angeordnet, daß die Wasserkammern mindestens des einen Endes der Rohre außerhalb des den Gasstrom führenden Kühlergehäuses liegen. Nach Abnehmen der Wasserkammerdeckel können die Rohre leicht gereinigt werden. Die Abmessungen dieser Kühler sind aber sehr groß.
Die Erfindung bezweckt es, diesen Nachteil zii überwinden. Bei einem Vor- bzw. Zwischenkühler der eingangs beschriebenen Art weist zu diesem Zweck erfindungsgemäß der erste Wärmeaustauscher in an sich bekannter Weise Rohre mit Innenrippen auf, wobei das zu kühlende Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage in den Rohren und der aufzuheizende Wärmeträger der Heizung außerhalb der Rohre strömt.
Die Erfindung beruht auf der neuen Überlegung, daß die bekannte Forderung nach leichter Reinigungsmöglichkeit der Rohre für den ersten Wärmeaustauscher zwischen dem Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage und dem Wärmeträger der Heizung außer acht gelassen werden kann, da sich dieser Wärmeträger in geschlossenem Kreislauf befindet und er überdies meist aufbereitet bzw. gereinigt ist. Bei dem zweiten Wärmeaustauscher für ungereinigtes, in einmaligem Durchlauf verwendetes Kühlwasser muß dagegen die Konstruktion mit der guten Reinigungsmöglichkeit auf der Wasserseite der Rohre beibehalten werden.
Die Ausführung gemäß der Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß die Abmessungen des ersten Wärmeaustauschers auf ein Viertel und damit die Abmessungen des gesamten Kühlers auf die Hälfte gegenüber den bekannten Kühlern reduziert werden.
Die aus geraden, quer zum Gasstrom stehenden Rohren -ebildeten, abnehmbare Wasserkästen aufweisenden Rohrbündel haben notwendigerweise Rechteckquerschnitt, der nur einen Teil der Querschnittfläche des kreiszylindrischen Kühlergehäuses einnimmt. In Achsrichtung des Kühlergehäuses angeordnete Rohre können aber die ganze Querschnittfläche des Gehäuses ausnützen.
Bei gleich großem Rohrdurchmesser können die innenberippten Rohre wesentlich näher zusammengerückt werden als die außenberippten Rohre.
Die quer zum Gasstrom stehenden Rohre haben an ihrem Umfang an der An- und Abströmseite weniger gut vom Gasstrom bespülte Flächenpartien. Die vom Gasstrom längsbespülten Rohre werden am ganzen Umfang gleichmäßig vom Gasstrom beaufschlagt. Zudem ist es hier möglich, Wellbandrippen anzuwenden, bei denen über die ganze Rohrlänge hin Anlaufströmung herrscht und ein denkbar günstiger Wärmeübergang stattfindet.
Da auf der Flüssigkeitsseite die Wärmeübertragung zum Rohr besser ist als auf der Gasseite, könnten die flüssigkeitsbespülten Flächen ohne weiteres wesentlich reduziert werden. Wenn der Wärmeübergang auf der Gasseite wesentlich verbessert wird, so daß auch gasseitig kleinere Flächen ausreichen, können die Rohrlängen also entsprechend verkleinert werden.
All diese Punkte bewirken miteinander, daß sich die Länge des ersten Wärmeaustauschers bei gleichem Kühlergehäusedurchmesser auf einen Bruchteil reduzieren läßt, wenn man von der bekannten Kühlerausführung auf die erfindungsgemäße übergeht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Schema einer Gasturbinenanlage und Fig.2 einen axialen Vertikalschnitt durch einen Vorkühler dieser Anlage in größerer Darstellung. Die in Fig.l gezeigte Anlage weist einen Erhitzer 1, eine Turbine 2, einen zweistufigen Kompressor 31, 3'=. einen Wärmeaustauscher 4 sowie einen Vorkühler 5 und einen Zwischenkühler 6 auf.
Der in Fig. 2 dargestellte Vorkühler 5 ist - wie auch der Zwischenkühler 6 - in zwei nacheinander vom Arbeitsmittel der Gasturbine durchströmte Wärmeaustauscher aufgeteilt.
Der erste Wärmeaustauscher 7 weist Rohre 9 mit Innenrippen auf. Das zu kühlende Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage strömt in den Rohren und gibt über die Rippen Wärme an den Wärmeträger der Heizung ab, der außerhalb der Rohre 9 strömt.
Der zweite Wärmeaustauscher 8 weist Rohre 10 mit Außenrippen auf. Das zu kühlende Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage strömt außerhalb der Rohre 10 und gibt über die Rippen Wärme an das Kühlwasser ab, das in den Rohren 10 strömt.
Die Rohre 9 stehen zwangläufig in Richtung des Gasstromes, die Rohre 10 dagegen verlaufen quer zum Gasstrom, und ihre oberen Wasserkammern 11 sind außerhalb des den Gasstrom führenden Kühlergehäuses 12 angeordnet.
Für den ersten Wärmeaustauscher tritt noch der Vorteil auf, daß der Gehäusemantel nicht unter dem hohen Gasdruck, sondern nur unter dem Druck des Heizungswassers steht und deshalb nur eine kleine Wandstärke aufweisen muß.

Claims

PATENTANSPRUCH: Vor- bzw. Zwischenkühler für den Kompressor einer Gasturbinenanlage mit Verwendung der Abwärme für Heizzwecke, bei welchem das zu kühlende Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage jeweils in einem ersten Wärmeaustauscher Wärme an den aufzuheizenden flüssigen Wärmeträger der Heizung und in einem zweiten Wärmeaustauscher Wärme an ein flüssiges Kühlmittel abgibt, wobei der zweite Wärmeaustauscher Rohre mit Außenrippen aufweist und das zu kühlende Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage außerhalb der Rohre und quer zu den Rohren, das Kühlmittel aber in den Rohren strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeaustauscher in an sich bekannter Weise Rohre mit Innenrippen aufweist, wobei das zu kühlende Arbeitsmittel der Gasturbinenanlage in den Rohren und der aufzuheizende Wärmeträger der Heizung außerhalb der Rohre strömt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 925 954; »Brennstoff-Wärme-Kraft«, Bd. 8 (1956) H. 10, S. 471 bis 478.