DE1149573B - Thermal power plant with a gas turbine system consisting of a compressor, combustion chamber and gas turbine - Google Patents
Thermal power plant with a gas turbine system consisting of a compressor, combustion chamber and gas turbineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftanlage mit einer aus Verdichter, Brennkammer und Gasturbine bestehenden Gasturbinenanlage und mit einem durch eine Antriebsmaschine angetriebenen Vor- oder Nachverdichter zur Vergrößerung des Expansionsverhältnisses der Gasturbine und mit einem von den Abgasen der Gasturbine durchströmten Wärmeaustauscher, der die Energie der heißen Abgase auf das Arbeitsmittel für die Antriebsmaschine des zur Vergrößerung des Expansionsverhältnisses der Gasturbine dienenden zusätzlichen Verdichters überträgt.The invention relates to a thermal power plant with a compressor, combustion chamber and gas turbine existing gas turbine system and with a front or driven by a drive machine Booster to increase the expansion ratio of the gas turbine and with one of the Exhaust gases from the gas turbine flow through the heat exchanger, which transfers the energy of the hot exhaust gases to the Equipment for the prime mover to increase the expansion ratio of the gas turbine serving additional compressor transfers.
Die Abgase von Gasturbinenanlagen sind häufig so weit entspannt und haben eine so geringe Strömungsenergie, daß ein direkter Antrieb einer Strömungsmaschine nicht mehr möglich ist. Andererseits enthalten diese Abgase noch eine erhebliche Wärmeenergie, die im allgemeinen nutzlos in die Atmosphäre entweicht.The exhaust gases from gas turbine systems are often so relaxed and have such a low flow energy that that a direct drive of a turbo machine is no longer possible. on the other hand These exhaust gases still contain considerable thermal energy, which is generally useless to the atmosphere escapes.
Es ist zwar bereits bekannt, den Wärmeinhalt der Abgase der Gasturbine zur Vorerhitzung des Betriebsmittels der Turbine zu verwenden. Der hierdurch erzielte Nutzen ist jedoch verhältnismäßig gering, außerdem ist die Vorerhitzung des Betriebsmittels im Hinblick auf die maximal zulässigen Temperaturen in der Gasturbinenanlage oft unzweckmäßig.It is already known to use the heat content of the exhaust gases from the gas turbine to preheat the operating fluid of the turbine. The resulting However, the benefit is relatively small, and the preheating of the operating fluid is also in the Often unsuitable with regard to the maximum permissible temperatures in the gas turbine system.
Es ist ferner bekannt, daß sich der Wirkungsgrad einer Gasturbinenanlage durch Vergrößerung des Expansionsverhältnisses erhöhen läßt. Hierzu kann ein Vorverdichter und/oder ein Nachverdichter verwendet werden. Bei der bekannten Kraftwerksanlage werden Vor- und Nachverdichter von einer zweiten Turbine angetrieben, die der Hauptturbine nachgeschaltet ist. Das Betriebsmittel darf daher in der Hauptturbine nicht alle Strömungs- und Druckenergie abgeben, so daß an der Hauptturbine nicht die maximal mögliche Ausgangsleistung zur Verfügung steht. Es sind ferner Gasturbinen mit nachgeschalteten Dampfturbinen bekannt. Um hier einen tragbaren Gesamtwirkungsgrad zu erreichen, müssen Kompromisse zwischen der Arbeitsweise der Gasturbine und der Dampfturbine geschlossen werden, und die Gasturbine kann daher nicht unter optimalen Betriebsbedingungen arbeiten.It is also known that the efficiency of a gas turbine system by increasing the Expansion ratio can increase. A pre-compressor and / or a post-compressor can be used for this purpose will. In the known power plant, the pre-compressor and post-compressor are operated by a second Turbine driven, which is downstream of the main turbine. The equipment may therefore be used in the Main turbine does not emit all flow and pressure energy, so that the maximum is not at the main turbine possible output power is available. There are also gas turbines with downstream Steam turbines known. In order to achieve a portable overall efficiency here, compromises have to be made between the operation of the gas turbine and the steam turbine are closed, and the gas turbine therefore cannot work under optimal operating conditions.
Es sind ferner Gasturbinen bekannt, die Zusatzdampf aus eigener Abwärme erzeugen. Das Arbeitsmittel, das sich in der Turbine entspannt, durchströmt einen Dampferzeuger, und der erzeugte Dampf wird dem Einlaß der Gasturbine zugeführt.There are also known gas turbines that generate additional steam from their own waste heat. The work equipment, that relaxes in the turbine, flows through a steam generator and the generated steam becomes fed to the inlet of the gas turbine.
Im Gegensatz zu der eine Hauptturbine und eine nachgeschaltete Gasturbine aufweisenden Gasturbinenanlage soll bei der der Erfindung zugrunde liegenden Wärmekraftanlage mit nur einer Gasturbine das Wärmekraftanlage mit einer aus Verdichter, Brennkammer und Gasturbine bestehendenIn contrast to the gas turbine system having a main turbine and a downstream gas turbine in the case of the thermal power plant on which the invention is based, with only one gas turbine Thermal power plant with a compressor, combustion chamber and gas turbine
GasturbinenanlageGas turbine plant
Anmelder:Applicant:
The de Havilland Engine Company,
Leavesden, Hertfordshire (Großbritannien)The de Havilland Engine Company,
Leavesden, Hertfordshire (UK)
Vertreter: Dr.-Ing. E. SommerfeldRepresentative: Dr.-Ing. E. Sommerfeld
und Dr. D. v. Bezold, Patentanwälte,and Dr. D. v. Bezold, patent attorneys,
München 23, Dunantstr. 6Munich 23, Dunantstr. 6th
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 1. Juni, 29. Juli 1959 und 7. März 1960 (Nr. 18 690, Nr. 26 080 und Nr. 8046)Great Britain June 1, July 29, 1959 and March 7, 1960 (No. 18 690, No. 26 080 and No. 8046)
David Mark Cockburn, London,
ist als Erfinder genannt wordenDavid Mark Cockburn, London,
has been named as the inventor
Expansionsverhältnis des Betriebsmittels in besonders wirtschaftlicher und damit vorteilhafter Weise erhöht werden, so daß der Teil des pV-Diagramms, der die nutzbare Arbeit wiedergibt, bei gleicher aufgewendeter Wärmeenergie beträchtlich vergrößert wird.The expansion ratio of the operating medium is increased in a particularly economical and therefore advantageous manner so that the part of the pV diagram that shows the usable work, with the same amount of work Heat energy is increased considerably.
Eine Wärmekraftanlage mit einer aus Verdichter, Brennkammer und Gasturbine bestehenden Gasturbinenanlage und mit einem durch eine Antriebsmaschine angetriebenen Vor- oder Nachverdichter zur Vergrößerung des Expansionsverhältnisses der Gasturbine und mit einem von den Abgasen der Gasturbine durchströmten Wärmeaustauscher, der die Energie der heißen Abgase auf das Arbeitsmittel für die Antriebsmaschine des zur Vergrößerung des Expansionsverhältnisses der Gasturbine dienenden zusätzlichen Verdichters überträgt, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher ein thermoelektrischer Generator ist, der einen als Antriebsmaschine für den Vor- oder Nachverdichter dienenden Elektromotor mit Strom versorgt.A thermal power plant with a gas turbine system consisting of a compressor, combustion chamber and gas turbine and with a pre- or post-compressor driven by a prime mover to increase the expansion ratio of the gas turbine and with one of the exhaust gases from the gas turbine flowed through heat exchanger, which transfers the energy of the hot exhaust gases to the working fluid the prime mover of the additional one serving to increase the expansion ratio of the gas turbine Compressor transfers, is characterized according to the invention in that the heat exchanger is a thermoelectric generator, one of which is the prime mover for the pre- or post-compressor Serving electric motor is supplied with power.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Wärmekraftanlage der eben erwähnten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Wärmeaustauscher das Arbeits-Furthermore, the invention relates to a thermal power plant of the type just mentioned, which is characterized is that the heat exchanger is the working
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mittel für eine als Antriebsmaschine für den Vorver- werden. Der Generator kann ferner auf Grund des dichter oder Nachverdichter dienende Dampfturbine Thomson-Effektes arbeiten; hier wird eine elektrische erhitzt. Spannung durch einen Temperaturgradienten längsmedium for one as a driving machine for the Vorver- will. The generator can also be based on the denser or booster serving steam turbine Thomson effect work; here is an electric heated. Stress through a longitudinal temperature gradient
Die durch die Energie aus den Abgasen gespeiste eines Leiters erzeugt. Der Begriff »thermoelektri-Antriebsmaschine kann also einen Vorverdichter an- 5 scher Generator« soll ferner auch Einrichtungen umtreiben, der das Betriebsmittel verdichtet, bevor es fassen, bei denen von einer geheizten Fläche Elektroder Gasturbine zugeführt wird, oder sie kann auch nen emittiert werden, und schließlich auch Anordeinen Nachverdichter antreiben, der den Druck am nungen, die mit einer Kombination dieser Effekte Auslaß der Gasturbine erniedrigt, so daß die Abgase arbeiten.A conductor generated by the energy fed from the exhaust gases. The term »thermoelectric drive machine can therefore a supercharger similar generator «is also supposed to drive equipment, which compresses the equipment before it grasp, with those of a heated surface Elektroder Gas turbine is supplied, or it can also be emitted, and finally also assemblies Boosts drive the pressure at the voltages with a combination of these effects The outlet of the gas turbine is lowered so that the exhaust gases work.
unter den Atmosphärendruck expandieren können. 10 Bei Schiffsantrieben kann mit der Gasturbine eine Wenn ein Nachverdichter vorhanden ist, kann der Rückfahr-Gasturbine gekuppelt sein, und man kann Wärmeaustauscher zwischen die Ausgangsleitung der jeweils die leer laufende dieser beiden Turbinen an Gasturbine und die Eingangsleitung desNachverdich- den Nachverdichter anschließen, um die Luftreibungsters geschaltet werden. Ein zusätzlicher Wärmeaus- Verluste herabzusetzen.can expand below atmospheric pressure. 10 In the case of ship propulsion systems, the gas turbine can produce a If there is a booster, the back-up gas turbine can be coupled and one can Heat exchanger between the output line of each of the idling of these two turbines Connect the gas turbine and the inlet line of the recompressor to the air friction window be switched. An additional heat loss to reduce.
tauscher kann zwischen der Ausgangsleitung des 15 Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung Nachverdichters, in der ein etwas höherer Druck als näher erläutert werden, dabei bedeutet Atmosphärendruck herrscht, und der Atmosphäre Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erstenexchanger can between the output line of the 15 The invention will now be based on the drawing Booster, in which a slightly higher pressure than will be explained in more detail, means Atmospheric pressure prevails, and the atmosphere Fig. 1 is a schematic representation of a first
angeordnet werden. Die Sekundärseite dieses zusatz- Ausführungsform einer Wärmekraftanlage gemäß der liehen Wärmeaustauschers wird von dem Betriebs- Erfindung, mittel für die den Nachverdichter antreibende Ma- 20 Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen schine durchflossen. Die durch die Verdichtung im Ausführungsform der Erfindung und Nachverdichter entstehende Wärme wird dann also Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Abzusätzlich zur Erwärmung dieses Betriebsmittels oder Wandlung der in der Fig. 1 dargestellten Wärmekraftauch für andere Zwecke nutzbar gemacht. anlage.to be ordered. The secondary side of this additional embodiment of a thermal power plant according to the borrowed heat exchanger is of the operating invention, means for the compressor driving Ma- 20 Fig. 2 is a schematic representation of another machine flowed through. The by the compression in the embodiment of the invention and The heat generated by the booster is then additionally shown in FIG for heating this operating medium or for converting the thermal power shown in FIG. 1 made usable for other purposes. system.
Die Erfindung eignet sich besonders für Wärme- 25 Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Wärmekraftkraftanlagen, in denen mindestens 5000 PS oder anlage zum Antrieb eines Schiffes, die eine Hauptmehr z. B. zum Antrieb eines Schiffes oder von Ge- gasturbine 11 und eine mit dieser gekuppelte kleinere neratoren benötigt werden. Die Erfindung läßt sich Gasturbine 12 für die umgekehrte Drehrichtung entjedoch auch bei Wärmekraftanlagen mit geringerer hält, die eine Schiffsschraube 13 antreiben. Das BeLeistung mit Erfolg anwenden. 30 triebsmittel für die beiden Gasturbinen 11 und 12 Es ist ferner möglich, dem Wärmeaustauscher zu- wird von wassergekühlten Verdichtern 14 geliefert sätzliche Wärme zuzuführen, wenn der Wärmeinhalt und in einer Brennkammer 15 erhitzt, von der aus es der Abgase der Turbine zu gering ist. Man kann diese dann der jeweils in Betrieb befindlichen Gasturbine Wärme ganz oder teilweise vom Betriebsmittel der 11 oder 12 zugeführt wird.The invention is particularly suitable for heat 25 Fig. 1 shows schematically a thermal power plant, in which at least 5000 hp or system to propel a ship, which is a major plus z. B. to drive a ship or gas turbine 11 and a smaller one coupled to it generators are required. The invention can be gas turbine 12 for the reverse direction of rotation entjedoch holds even in thermal power plants with lower that drive a propeller 13. That performance apply with success. Driving means for the two gas turbines 11 and 12 It is also possible to add water-cooled compressors 14 to the heat exchanger Additional heat to be supplied when the heat content and heated in a combustion chamber 15 from which it the exhaust gases from the turbine are too low. This can then be used for the gas turbine that is currently in operation Heat is supplied in whole or in part from the operating medium of 11 or 12.
Turbine abzweigen. 35 Normalerweise haben die Abgase der GasturbineBranch off the turbine. 35 Usually the exhaust gases from the gas turbine
In einer Wärmekraftanlage mit einem wasser- 11 oder 12 Atmosphärendruck oder einen etwas über gekühlten Verdichter für die Gasturbine kann das Atmosphärendruck liegenden Druck. Bekanntlich Kühlwasser ganz oder teilweise durch den Wärme- kann man nun die von einer Turbine abgegebene austauscher geleitet werden. mechanische Leistung bei konstanter EingangsleistungIn a thermal power plant with a water pressure of 11 or 12 atmospheric pressure or a little over cooled compressor for the gas turbine can pressure lying at atmospheric pressure. As is well known Cooling water wholly or partly through the heat - one can now use the one given off by a turbine exchangers are conducted. mechanical power at constant input power
Ist eine Dampfturbine vorhanden, so kann das 40 erhöhen, wenn das Betriebsmittel der Turbine auf kondensierte Arbeitsmittel dieser Turbine den Kühl- einen unter Atmosphärendruck liegenden Druck exmittelkreis des Verdichters durchströmen. Dabei wird pandieren kann. Der Betrag der Leistungserhöhung dann ein Teil der im Verdichter entwickelten Wärme hängt von der Form des pV-Diagramms des Niederzur Aufheizung des Betriebsmittels für die Dampf- druckteiles ab. Die Abgase der Gasturbinen 11, 12 turbine nutzbar gemacht. 45 haben außerdem noch einen beträchtlichen Wärme-If there is a steam turbine, this can increase when the operating fluid of the turbine is on condensed working fluid of this turbine exmittelkreis the cooling a pressure lying below atmospheric pressure of the compressor. It can pander. The amount of the benefit increase then part of the heat developed in the compressor depends on the shape of the pV diagram of the Niederzur Heating of the equipment for the steam pressure part. The exhaust gases from the gas turbines 11, 12 turbine made usable. 45 also have a considerable heat
Gewünschtenfalls kann auch eine Energiehilfsquelle inhalt, und dieser wird zur Erniedrigung des Auslaßvorhanden sein, die ein Betriebsmittel für die An- druckes der Gasturbinenil, 12 auf einen beträchtlich triebsmaschine des Vor- und/oder Nachverdichters unter Atmosphärendruck liegenden Wert benutzt, liefert, dies insbesondere dann, wenn die Gasturbine Die Abgase der Gasturbinen 11, 12 durchströmenIf desired, an auxiliary energy source can also be included and this is provided to lower the outlet be that a resource for the pressure of the gas turbine, 12 on a considerable the prime mover and / or post-compressor is used at a value below atmospheric pressure, supplies, this in particular when the gas turbine The exhaust gases from the gas turbines 11, 12 flow through
steht. Man kann die Antriebsmaschine dann auch in 50 zu diesem Zweck einen Wärmeaustauscher 16 und Sonderfällen für andere Zwecke benutzen, z. B. wenn einen Nachverdichter 17, der ein Druckverhältnis das Schiff im Dock liegt und das Hauptantriebs- von 1:4 erzeugen möge und der die Abgase mit aggregat stilliegt. einem etwas über Atmosphärendruck liegendenstands. The prime mover can then also be provided with a heat exchanger 16 and 50 for this purpose Use special cases for other purposes, e.g. B. if a booster 17, which has a pressure ratio the ship is in the dock and the main propulsion of 1: 4 may generate and the exhaust gases with unit is idle. a slightly above atmospheric pressure
Bei einer Anlage, in der die Gasturbine nur zur Druck ausläßt, so daß es leicht in die Atmosphäre Deckung von Belastungsspitzen benutzt werden soll, 55 ausströmen kann. Der Nachlaßverdichter 17 wird kann die Energiehilfsquelle dazu verwendet werden, durch eine Dampfturbine 18 angetrieben, deren Bedie Antriebsmaschine für den Vor- und/oder Nach- triebsmittel durch eine Speisepumpe 21 in die Sekunverdichter beim Anfahren anzutreiben, um das An- därseite 19 des Wärmeaustauschers 16 gepumpt wird; fahren zu beschleunigen. nach der Kondensation fließt es der Speisepumpe 21In a system in which the gas turbine is only venting to pressure so that it is easily released into the atmosphere Covering peak loads should be used, 55 can flow out. The breakdown compressor 17 is the auxiliary energy source can be used to be driven by a steam turbine 18, the operation of which Drive machine for the forward and / or backward drive means through a feed pump 21 in the secondary compressor to be driven on start-up in order to pump the other side 19 of the heat exchanger 16; drive to accelerate. after the condensation, it flows to the feed pump 21
Bei den Wärmekraftanlagen, die gemäß der Erfin- 60 wieder zu.In the case of the thermal power plants, which according to the invention 60 to again.
dung mit thermoelektrischen Generatoren arbeiten, Die in den Abgasen der Gasturbinen 11, 12 ent-work with thermoelectric generators, which develop in the exhaust gases of the gas turbines 11, 12
können verschiedene Typen von thermoelektrischen haltene Wärmeenergie dient also zur Erhitzung des Generatoren verwendet werden: Der Generator kann Betriebsmittels der Maschine 18, die den Nachverauf Grund des Seebeck-Effektes arbeiten, es wird also dichter 17 antreibt und der seinerseits den Auslaßin einem Stromkreis, der aus verschiedenen Materia- 65 druck der Gasturbinen 11, 12 auf einem erheblich lien besteht, eine elektrische Spannung erzeugt, unter Atmosphärendruck liegenden Wert hält, indem die Verbindungsstellen der verschiedenen Im Nachverdichter 17 wird die Temperatur desDifferent types of thermoelectric can hold thermal energy that is used to heat the Generators are used: The generator can operating resources of the machine 18, which the Nachverauf Work on the basis of the Seebeck effect, so it is denser 17 and that in turn drives the outlet a circuit that consists of different material pressure of the gas turbines 11, 12 on one considerably lien exists, generates an electrical voltage, maintains a value below atmospheric pressure, by the connection points of the various In the booster 17, the temperature of the
Materialien auf verschiedenen Temperaturen gehalten Betriebsmittels der Gasturbinen 11, 12 nennenswertMaterials kept at different temperatures operating means of the gas turbines 11, 12 significantly
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erhöht, beispielsweise bis aus 200° C oder darüber, Brennkammer 43, deren Abgase die Gasturbine 42increased, for example up to 200 ° C or above, combustion chamber 43, the exhaust gases of which the gas turbine 42
und die Abgase des Nachverdichters 17 werden daher antreiben. Der Verdichter 41 speist damit auch dieand the exhaust gases from the booster 17 will therefore drive. The compressor 41 thus also feeds the
durch einen zweiten Wärmeaustauscher 22 geleitet, Hauptbrennkammer 15, die das Betriebsmittel fürpassed through a second heat exchanger 22, main combustion chamber 15, which is the operating medium for
durch dessen Sekundärleitungen 23 wenigstens ein die Gasturbinen 11 und 12 liefert.
Teil des Betriebsmittels der Dampfturbine 18 geleitet $ Die Abgase der Gasturbinen 11 und 12 strömenthrough the secondary lines 23 of which at least one of the gas turbines 11 and 12 is supplied.
Part of the operating resources of the steam turbine 18 are routed $ The exhaust gases from the gas turbines 11 and 12 flow
wird. über einen Wärmeaustauscher 16 in die Atmosphäre.will. via a heat exchanger 16 into the atmosphere.
Die Wärmeaustauscher 16 und 22 können in ver- Der Wärmeaustauscher 16 liefert wie der Wärme-The heat exchangers 16 and 22 can be used in different ways.
schiedener Weise geschaltet sein, bei dem beschrie- austauscher 16 in der Fig. Γ Dampf für eine Dampf-be switched in different ways, in the described exchanger 16 in the Fig. Γ steam for a steam
benen Beispiel wird Speisewasser abgezweigt und zum turbine 18 und ist in einen Betriebsmittelkreislauf mitIn the same example, feed water is branched off and to the turbine 18 and is in an operating medium circuit with
Teil durch den zweiten Wärmeaustauscher 22 und io dieser, mit einem gewöhnlichen Kondensator und mitPart through the second heat exchanger 22 and io this, with an ordinary condenser and with
zum Teil durch eine Sekundärleitung 19 B von zwei einem Sammelgefäß und Pumpen geschaltet.connected in part by a secondary line 19 B of two a collecting vessel and pumps.
Sekundärleitungen des Wärmeaustauschers 16 gelei- Die Dampfturbine 18 treibt einen Verdichter 45,Secondary lines of the heat exchanger 16 are routed The steam turbine 18 drives a compressor 45,
tet. Die beiden Speisewasserzweige vereinigen sich der als Vorstufe für den Verdichter 41 arbeitet. Durchtet. The two feed water branches combine, which works as a preliminary stage for the compressor 41. By
dann wieder, und das ganze Speisewasser durchströmt den Vorverdichter 45 wird der Eingangsdruck derthen again, and all of the feed water flows through the pre-compressor 45, the inlet pressure is the
dann die andere Sekundärleitung 19 A des Haupt- 15 Gasturbinen 11 und 12 erhöht und damit das Expan-then the other secondary line 19 A of the main 15 gas turbines 11 and 12 increases and thus the expansion
wärmeaustauschers 16, bevor das erhitzte Betriebs- sionsverhältnis dieser Turbinen,heat exchanger 16, before the heated operating ratio of these turbines,
mittel dann der Dampfturbine 18 zugeführt wird. Die Ein zwischen die Verdichter 45 und 41 geschaltetermedium is then fed to the steam turbine 18. The one between the compressors 45 and 41 connected
beiden Wärmeaustauscher 16 und 22 sind Vorzugs- Zwischenkühler 46 dient zur Zwischenkühlung derBoth heat exchangers 16 and 22 are preferred intercooler 46 is used for intercooling the
weise Gegenstromwärmeaustauscher, um eine mög- Luft und heizt das dem Wärmeaustauscher 16 zuzu-wise countercurrent heat exchanger, to a possible air and heats the heat exchanger 16 to
lichst hohe Erhitzung des Dampfes zu gewährleisten. 20 führende Wasser auf, aus dem der Dampf für dieto ensure the highest possible level of heating of the steam. 20 leading water on from which the steam for the
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird Dampfturbine 18 erzeugt wird.In the embodiment described, steam turbine 18 is generated.
das Antriebsmittel für die Gasturbinen 11 oder 12 Der Verdichter 45 kann auch als Endstufe im Ver-the drive means for the gas turbines 11 or 12 The compressor 45 can also be used as an output stage in the
von einer Reihe wassergekühlter Verdichter 14 gelie- dichtersystem geschaltet sein, und man kann für denbe connected by a series of water-cooled compressors 14 gel packer system, and one can for the
fert, und die vom Kühlwasser abgeführte Wärme Hauptverdichter 41 auch andere Typen verwenden,fert, and the heat dissipated from the cooling water main compressor 41 also use other types,
wird dadurch nutzbar gemacht, daß ein Teil des 25 z. B. einen Freikolbenverdichter wie in der Fig. 1.is made usable in that part of the 25 z. B. a free piston compressor as in FIG. 1.
Kühlwassers in den Speisewasserkreis der Dampf- Wenn verfügbar, kann bei 47 auch eine Hilfs-Cooling water in the feed water circuit of the steam If available, at 47 an auxiliary
turbine 18 geleitet wird und das Betriebsmittel der Dampfquelle für die Dampfturbine 18 angeschlossenturbine 18 is directed and the operating medium of the steam source for the steam turbine 18 is connected
Dampfturbine 18 zusätzlich aufheizt. Ein Teil des werden.Steam turbine 18 is additionally heated. Be a part of.
Kondensates der Dampfturbine 18 wird dabei dem Wie die Fig. 3 zeigt, können der Wärmeaustauscher Kühlwassersystem für die Verdichter 14 über eine 30 16 und die Dampfturbine 18 (s. Fig. 1 und 3) durch Pumpe 24 und ein Ventil 25 zugeleitet, das durch einen thermoelektrischen Generator 51 und einen einen Schalter 26 gesteuert wird, der den Flüssig- Elektromotor 52 ersetzt werden. Der thermoelekkeitsspiegel in einem Kondensator 27 annähernd irische Generator 51 enthält eine Reihe heißer Verkonstant hält. bindungsstellen und eine Reihe kalter Verbindungs-As FIG. 3 shows, the heat exchanger can Cooling water system for the compressor 14 via a 30 16 and the steam turbine 18 (see. Fig. 1 and 3) Pump 24 and a valve 25 supplied by a thermoelectric generator 51 and a a switch 26 which replaces the liquid electric motor 52 is controlled. The thermal delicacy mirror in a capacitor 27 approximately Irish generator 51 contains a number of hot constants holds. bond points and a series of cold connection
Beim Antrieb der Schiffsschraube 13 durch die 35 stellen, die jeweils im Wärmeaustausch mit demWhen driving the propeller 13 set by the 35, each in heat exchange with the
Hauptgasturbine 11 wird die Gasturbine 12 für die Betriebsmittel in je einem WärmeübertragungskreisThe main gas turbine 11 is the gas turbine 12 for the operating media in each case in a heat transfer circuit
umgekehrte Drehrichtung durch eine Pumpe 31 ent- 53 und 54 stehen. Der Kreislauf 53 für die heißenreverse direction of rotation is produced by a pump 31 53 and 54. The circuit 53 for the hot
lüftet, um die Luftreibungsverluste herabzusetzen. Verbindungsstellen führt die Abgase der Gasturbinenventilates to reduce the air friction losses. Connection points leads the exhaust gases from the gas turbines
Hierfür dienen drei Sätze von Ventilen 32, 33, 34 11 und 12, und das Betriebsmittel des Kreislaufs 54Three sets of valves 32, 33, 34 11 and 12, and the operating medium of the circuit 54 are used for this purpose
in den Eingangs- und Ausgangsleitungen der Gas- 40 für die kalten Verbindungsstellen wird in einer geeig-in the inlet and outlet lines of the gas 40 for the cold connection points is in a suitable
turbinen 11 und 12 und damit in der Eingangsleitung neten Wärmesenke gekühlt.turbines 11 and 12 and thus cooled in the input line Neten heat sink.
der Pumpe 31. Wenn sich die Rückfahr-Gasturbine In dem thermoelektrischen Generator 51 wird eine
12 in Betrieb befindet, wird die Hauptgasturbine 11 elektrische Gleichspannung entsprechend der Tempedurch
die Pumpe 31 entlüftet. Bei konstanter Förder- raturdifferenz zwischen den beiden Reihen von Verleistung
der Pumpe 31 wird diese natürlich in der 45 bindungsstellen erzeugt, die zur Speisung des Elektrogrößeren
Hauptgasturbine 11 nicht denselben Unter- motors 52 dient, der den Nachverdichter 17 der in
druck zu erzeugen vermögen wie in der kleineren der Fig. 1 dargestellten Anlage oder auch den VorGasturbine
12; da die Gasturbine 12 jedoch nur sei- verdichter 45 der in der Fig. 2 gezeigten Anlage
ten in Betrieb ist, kann dies ohne weiteres zugelassen antreiben kann,
werden. 50 Die Erfindung läßt sich bei den verschiedenstenof the pump 31. When the reversing gas turbine is in operation in the thermoelectric generator 51, the main gas turbine 11 is vented by the pump 31 according to the temperature. With a constant delivery temperature difference between the two rows of output of the pump 31, this is of course generated in the connection points, which are not used to feed the larger electric main gas turbine 11 the same sub-motor 52 that the booster 17 is able to generate in pressure as in the smaller plant shown in FIG. 1 or also the pre-gas turbine 12; However, since the gas turbine 12 is only in operation for the compressor 45 of the system shown in FIG.
will. 50 The invention can be applied to the most diverse
Der Wärmeaustauscher 16 kann mit einer Hilfs- Wärmekraftwerken, die eine Gasturbine enthalten,The heat exchanger 16 can be connected to an auxiliary thermal power plant, which includes a gas turbine,
einrichtung 36 zur zusätzlichen Verbrennung von anwenden. Im folgenden sollen nur noch kurz zweidevice 36 for additional combustion of use. In the following there are only two more
Brennstoff versehen sein, so daß beim Anfahren der Beispiele beschrieben werden:Fuel, so that when starting up the examples are described:
Gasturbine 11 oder 12, wenn ihre Abgase noch kalt Eine Gasturbine mit zwei Gehäusen, die jeweilsGas turbine 11 or 12 if their exhaust gases are still cold A gas turbine with two housings, each
sind, zusätzliche Wärme zur Verfügung steht. Man 55 eine oder mehrere Stufen enthalten können, liefertadditional heat is available. One or more stages can be provided
kann statt dessen auch heißes Betriebsmittel über die mittels des einen Gehäuses eine Leistung, die geradecan instead also use hot equipment via the means of the one housing a power that is currently
gestrichelt gezeichnete Leitung 37 aus der Eingangs- ausreicht, um einen das Betriebsmittel förderndenDashed line 37 from the input is sufficient to promote the operating medium
leitung der Gasturbinen abzweigen und dem Wärme- Axialverdichter anzutreiben, während das zweite Ge-branch off the gas turbine line and drive the heat and axial compressor, while the second
austauscher 16 zuführen. Zwischen den Wärmeaus- häuse zum Antrieb eines elektrischen Generatorsfeed exchanger 16. Between the heat housings to drive an electric generator
tauscher 16 und den Nachverdichter 17 kann ein 60 eines Kraftwerkes dient. Die Abgase des zweiten Ge-Exchanger 16 and the booster 17 can be used in a 60 of a power plant. The exhaust gases from the second
Kühler 38 eingeschaltet werden, da der Nachverdich- häuses werden vom Nachverdichter 17 durch denCooler 38 can be switched on, since the post-compressor housing will be operated by the post-compressor 17
ter 17 bei tieferer Temperatur ein höheres Druck- Wärmeaustauscher 16 gesaugt.ter 17 at lower temperature a higher pressure heat exchanger 16 sucked.
Verhältnis zu erzeugen vermag. Die Gasturbine kann auch zwei Gehäuse umfassen,Able to generate relationship. The gas turbine can also comprise two housings,
Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungs- deren Läufer auf getrennten Wellen laufen, so daßIn the embodiment shown in FIG. 2, the rotors run on separate shafts, so that
form wird das Betriebsmittel für die Gasturbinen 11 65 der eine den Verdichter und der andere den elektri-form becomes the operating fluid for the gas turbines 11 65, one the compressor and the other the electrical
und 12 von einer Hilfs-Gasturbinenanlage geliefert, sehen Generator antreibt, und zwischen den Gehäusenand 12 supplied by an auxiliary gas turbine plant, see generator drives, and between the housings
deren Verdichterteil 41, durch die Gasturbine 42 ange- kann eine Brennkammer zur Zwischenüberhitzungits compressor part 41, connected by the gas turbine 42, can be a combustion chamber for reheating
trieben wird. Der Verdichter 41 fördert in eine des Betriebsmittels vorhanden sein.is driven. The compressor 41 promotes to be present in one of the operating resources.
Durch die Erfindung kann mit einer Gasturbine bei gleicher aufgewendeter Wärmeenergie eine größere mechanische Leistung erzeugt werden; dies ist gleichbedeutend mit der Aussage, daß bei demselben Massendurchfluß des Betriebsmittels durch die Türbine eine größere Ausgangsleistung gewonnen wird. Definiert man den Wirkungsgrad als Ausgangsleistung dividiert durch das Gewicht des verbrauchten Brennstoffes, so ergibt die Anwendung der Erfindung also eine Erhöhung des Wirkungsgrades.As a result of the invention, a gas turbine can use a larger one with the same amount of thermal energy used mechanical power can be generated; this is equivalent to saying that with the same Mass flow of the equipment through the door bead a greater output power is obtained. If the efficiency is defined as output power divided by the weight of the fuel consumed, the application of the invention thus results in an increase in efficiency.
Claims (8)
Deutsche Patentschriften Nr. 339 590, 585 967,Considered publications:
German patent specifications No. 339 590, 585 967,
Motortechnische Zeitschrift MTZ, 1958, S. 56700 618; Austrian Patent No. 172 202;
Motortechnische Zeitschrift MTZ, 1958, p. 56
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