DE1182902B - Betriebsverfahren fuer Waermekraftanlagen mit einem aus halbgeschlossenem Gasturbinenprozess und Absorptionsprozess zusammengesetzten Zweistoffprozess - Google Patents

Description

• Betriebsverfahren für Wärmekraftanlagen mit einem aus halbgeschlossenem Gasturbinenprozeß und Absorptionsprozeß zusammengesetzten Zweistoffprozeß Gegenstand eines anderen Vorschlages ist ein Wärmekraftprozeß, der im oberen Temperaturbereich als Gasturbinenprozeß, im unteren als Zweistoffprozeß verläuft, wobei die Arbeitsmaschine des thermodynamischen Prozesses durch einen Hilfskreislauf ersetzt wird. Bei diesem Prozeß wird ein im Prozeßverlauf nicht kondensierendes, aber in einer Trägerflüssigkeit lösliches gasföriniges Arbeitsmittel durch Wärmezufuhr aus der Flüssigkeit ausgetrieben, überhitzt und anschließend entspannt, wobei die Wärme- i zufuhr zumindest im mittleren Temperaturbereich durch Ausnutzung der Restwärine der Turbinenabgase erfolgt. Arbeitsgas und Trägerflüssigkeit werden getrennt entspannt, wobei die Entspannung des Arbeitsgases im oberen, die der Flüssigkeit im j unteren Temperaturbereich des Gesamtprozesses erfolgt und beide Temperaturbereiche durch einen mittleren Temperaturbereich voneinander getrennt sind, in dem die Restwärme des in einem oder mehreren Temperaturstufen entspannten Gases auf das verdichtete Gas übertragen wird. Gas und Restflüssigkeit werden in einer oder mehreren Stufen gemischt und die Wärinetönung teils rückgeführt, teils im untersten Temperäturbereich als Verlustwärme nach außen abgegeben. Dieser Prozeß verläuft im allgemeinen geschlossen, die Wärmezufuhr erfolgt von außen über die Heizflächen tauschern. Dieser Verlauf des thermodynamischen Prozesses hat den Nachteil, daß bei Vorschaltung eines Verbrennungsprozesses als Wärmequelle die Ausnutzung der Restwärme der Verbrennungsgase auch bei hoher Luftvorwärmung durch die hohe Eintrittstemperatur des verdichteten Arbeitsgases in die Heizflächen des von außen beheizten Gaserhitzers beeinträchtigt und der Gesamtwirkungsgrad beschränkt bzw. der Kostenaufwand erhöht wird. Für den Fall, daß als Arbeitsgas ein brennbares Gas - z. B. Methan - verwendet wird, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, den gleichen Prozeß halbgeschlossen in der Weise durchzuführen, daß dem als Arbeitsmittel dienenden brennbaren Gas an geeigneter Stelle des Erwärmungsvorganges verdichtete Verbrennungsluft zugeführt wird, wobei die Temperatursteigerung durch eine Teilverbrennung herbeigeführt und die Begrenzung derVerbrennungstemperatur nach oben nicht, wie beim offenen Gastarbinenprozeß, durch Verbrennung des Heizgases mit einem hohen Luftüberschuß, sondern durch eine Teilverbrennung des im überschuß vorhandenen Heizgases mit der theoretisch erforderlichen Luft- z# menge erfolgt. Der Prozeß wurde in F i g. 1 und 2 vereinfacht - also mit nur einstufiger Vorwärmung bzw. Entspannung von -Gas und Trägerflüssigkeit und ohne Ausnutzung der Wärme der armen Lösung - dargestellt. Eine Wärmezufuhr kann außer durch Teilwrbrennung in einer (oder mehreren) Brennkammern im obersten Temperaturberei-,h auch. zusätzlich in einem unteren Temperaturbereich ---. wie durch: den -, gestächelten, Pfeil angedeutet -, und. zwar indirekt über Heizflächen, z. B. durch Verwertung der Abwärme eines anderen Prozesses, erfolgen.
• An sich ist es zwar bekannt, bei halbgeschlossenen ,#,Üasiturbinenprozessen zunächst eine unvollständige Verbrennung des z. B. in einem Generator erzeugten Gases unter Brennstoffüberschuß vorzunehmen, wobei frisches Arbeitsgas und Verbrennungsluft dem Kreislauf nach Maßgabe des Temperaturverlaufes von außen zugesetzt und die Verbrennungsgase in einem tieferen Temperaturbereich und auf einer unteren Druckstufe nach außen abgezogen werden, während das überschüssige Brenngas in den Prozeß rückgeführt wird.
• Jedoch werden diese bekannten halbgeschlossenen Gasturbinenprozesse nicht gemeinsam mit einem Absorptionsprozeß für das Brenngas durchgeführt, so daß mit dem Brenngas auch Luft und Abgase rückgeführt werden, für deren gesamte Menge Leitungen und Verdichter bemessen sein müssen, Der Lu.ftkompressor braucht demgegenüber bei der Erfindung nur für die tatsächlich benötigte Luftmenge ausgelegt zu werden. Die Verbrennungsgase, die nicht oder nur in Spuren von der Trägerflüssigkeit aufgenommen werden, können nach Beendigung des Absorptionsvorganges nach außen in ähnlicher Weise abgegeben werden wie die Luft aus dem Kondensator einer Dampfturbine. Dieser halbgeschlossen verlaufende Prozeß wurde in F i g. 1 dargestellt, wobei angenommen wurde, daß das frische Brenngas B unter eigenem Druck zugeführt wird. Zum Unterschied von halbgeschlossenen Gasturbinenprozessen mit Teilverbrennung erfolgt im Prozeßverlauf keine Umwälzung eines Gemisches von Luft und Verbrennungsgasen. Der Prozeß kann aber auch auf verschiedenen, eventuell regelbaren Druckhöhen durchgeführt werden, d. h., es ist, wie beün geschlossenen Gasturbinenprozeß, eine Druckpegelregelung möglich. Wird die untere Druckstufe höher als 1 ata gewählt, dann kann zum Vorverdichten der zugeführten Gase und zum Entspannen der Verbrennungsgase ein Aufladeaggregat vorgeschaltet werden, dessen Kompressorteil für Luft in einer Vorschaltstufe des Hauptkompressors bestehen kann, wie in F i g. 2 dargestellt wurde. Wird die obere Druckstufe mit etwa 1 ata gewählt, dann werden Kompressoren nicht benötigt, die Verbrennungsgase müssen jedoch durch ein Vakuumgebläse abgesaugt werden, d. h., in F i g. 2 entfällt der Luftkompressor.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Betriebsverfahren für Wärmekraftanlagen mit einem aus halbgeschlossenem Gasturbinenprozeß und Absorptionsprozeß zusammengesetzten Zweistoffprozeß, bei dem im unteren Temperaturbereich der Kompressor des Gasturbinenprozesses durch einen Hilfskreislauf einerTrägerflüssigkeit ersetzt ist, aus dem das Arbeitsgas durch Erwännung ausgetrieben, anschließend erhitzt, in einer Kraftmaschine entspannt, in einem Wärmetauscher abgekühlt und schließlich von der im Hilfskreislauf ebenfalls entspannten Trägerflüssigkeit wieder aufgenommen und mit dieser gemeinsam durch eine Pumpe auf die oberste Druckstufe des Prozesses verdichtet wird, wobei die Temperaturbereiche der Entspannung des Arbeitsgases und des Kreislaufs der Trägerflüssio,keit durch einen mittleren Temperaturbereich voneinander getrennt sind, in dem die Restwänne des in einer oder mehreren Druckstufen entspannten Gases auf das verdichtete Gas übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr zum System ün obersten Temperaturbereich durch eine Teilverbrennung des im überschuß vorhandenen Arbeitsgases erfolgt und daß frisches Arbeitsgas und Verbrennungsluft dem Kreislauf nach Maßgabe des Temperaturverlaufes von außen zugesetzt und die Verbrennungsgase im untersten Temperaturbereich und auf der unteren Druckstufe nach außen abgezogen werden, während das überschüssige Brenngas von der Trägerflüssigkeit absorbiert und in den Prozeß rückgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbgeschlossene Gasturbinenprozeß in einem solchen Druckbereich durchgeführt wird, daß in an sich bekannter Weise die Luft - gegebenenfalls auch das Frischgas - ohne Vorverdichtung zuzuführen und die Verbrennungsgase durch eine Vakuumpumpe abzuziehen sind. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbgeschlossene Gasturbinenprozeß in einem solchen Druckbereich durchgeführt wird, daß in an sich bekannter Weise zur Zuführung von Luft - und gegebenenfalls Frischgas - und zur Abführung der Verbrennungsgase eine Aufladegruppe vorzuschalten ist. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem niedrige>-ren Temperaturbereich dem Prozeß in an sich bekannter Weise zusätzlich Wärme von außen zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 942 954, 852 015; »Elektrizitätswirtschaft«, 56. Jahrgang, Heft 17 (September 1957), S. 597.