DE1476765A1 - Gas turbine engine and method of operating the same - Google Patents
Gas turbine engine and method of operating the sameInfo
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Description
BBSO RESBABOH AITD EHQ INKER INQ COMPANY, ΓΓ'Λββ/beth, Hew Jeraej, V.St.A.BBSO RESBABOH AITD EHQ INKER INQ COMPANY, ΓΓ'Λββ / beth, Hew Jeraej, V.St.A.
PUr dieee Anmeldung wird die Priorität tos 29· Oktober 1965 tue der USA-Patentanmeldung Serial Ιο. 505 6Q6 in AnepmohThe priority for this application will be October 29, 1965 do the USA patent application Serial Ιο. 505 6Q6 in Anepmoh
genomen.genome.
Bie Erfindung betrifft Qaeturbinensotoren, die für die Speisung mit Erdölrttokatänden gebaut Bind, welohe Terhältnie-■äaalg hohe Konzentrationen an Sohwefel und Aeohebildnern enthalten· The invention relates to Qaeturbinensotoren for the Supply with Erdölrttokatänder built Bind, welohe Terhaltnie- ■ äaalg contain high concentrations of carbon dioxide and aeolines
Der (Jaeturbinen«»tor gealUie der Erfindung lat eo gebaut» daaa er Bit einer Terhältnleaäoelg geringen Hang· Ubereohtlaeigar Luft aa Eintritteende der Verbrennungeka»eer und aualtalioher luft auf uhr hinter des Bintrittaende der Te r Tir aimnngrt aaan ι in Koabination oit Daapf betrieben wird. Vaoh einer Auaftlh-The (Jaeturbinen «» gate gealUie the invention built lat eo » because he bit of a Terhaltnleaäoelg low slope · Ubereohtlaeigar Air aa inlet end of the combustion cask and aualtalioher Open the clock behind the entrance door of the Te r Tir aimnngrt aaan ι is operated in co-operation with Daapf. Vaoh an Auaftlh-
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rungefora der Erfindung werden gesteuerte Daapfnengen eingespritst, ua die Wandungen der VerbrennungekaBaer und die Ter» breonungeprodukte in den ersten beiden Zonen der Verbrennungskammer EU kühlen, während der loteten Zone der Verbrennungskammer BueätBlioh? Luft sugefUhrt wird. So kann der Qasturbinenaotor duroh Verbrennung eines asohehaltigen Brennstoffes »it ungefähr der stöohiometrisohen Luftoenge (Luftttbersohuss τοη Ο bis 3 i>) und aneohliessende Kühlung der heissen Oase Bit Wasserdampf oder einem Gemisch aus Wasserdampf und Luft betrieben wer» den, wobei der Dampf bzw. das Dampf-Luftgenisoh hinter der ersten VerbrennungsBone augefUhrt wird.As part of the invention, controlled quantities of steam are injected, including the walls of the combustion chamber and the terreonation products in the first two zones of the combustion chamber EU, while the plumbing zone of the combustion chamber BueätBlioh? Air is fed. Thus, the Qasturbinenaotor can be operated by burning an asohehaltigen fuel »with approximately the stoohiometrisohen air volume (Luftttbersohuss τοη Ο to 3 i>) and aneoließende cooling of the hot oasis bit water vapor or a mixture of water vapor and air, whereby the steam or that Steam-air is shown behind the first combustion bone.
Beim Betrieb der herkOamliohen Oasturbinenootoren alt offenen Kreislauf muss Susanen Bit den Verbrennungsgaaen ein τβτ-hältnlsaäselg hoher Luftübersohuss angewandt werden» ua di· tea» peraturen so niedrig *u halten, dm·· dl· Werkstoff· el· ■ffltfiy*- ten kBnnen. Wenn »an s.B. «inen typleohea Brennetoff alt 4er etöohioeetrieohen Xuftaenge rerbrennt, entwiokeln sloa Teap«r«rturen τοη etwa 1870 bis 2200° 0| di· heutigen Werkstoff· für die Turbinensohaufeln teohnlsoher Qasturbinenmotoren halten aber nur Teeperaturen τοη etwa 760 bis 870° 0 aus. Deshalb eüssen die herkömnliohen Turbineneotoren eit luftübersohueeen in der Orössenordnung τοη 500 + betrieben werden» ua die leaperetüren so weit herabsueetsen, daee die Werkstoffe ihnen widerstehen kOnnen. Die· führt aber au sohleohten Wirkungegraden und Betrlebssohwlerigkeiten.When operating the traditional oasturbine engines old open circuit, Susanen Bit must apply a high excess of air to the combustion gases »among other things, keep the tea temperatures so low that the material can be elected. When "an sB" inen typleohea fuel old 4er etöohioeetrieohen Xuftaenge rerburns, sloa Teap "r" rturen τοη develop around 1870 to 2200 ° 0 | di · today's material · for the turbine blades of Teohnlso quad turbine engines can only withstand tea temperatures τοη about 760 to 870 ° 0. Therefore, the herkömnliohen Turbineneotoren eüssen ince luftübersohueeen in Orössenordnung τοη 500+ operated "herabsueetsen so far include the leaperetüren, daee the materials they can withstand. However, this leads to low degrees of effectiveness and discomfort.
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Aue wirtschaftlichen Gründen ist aan bestrebt, Turbinenmotoren, besonders in ortsfesten Kraftwerken, mit billigen Erdölbrennstoifen eu betreiben. Solohe Brennstoffe sind flüssige Brdölfraktionen alt Siedepunkten über etwa 425° 0 und Ti·- kosltäten über otwa 400 Saybolt-Sekunden bei 66° 0. Diese Treibstoffe enthalten aber beträchtliche Mengen an Aeohebildnern, wie ratriua-, Galoiua-, liokel-, Bisen- und Vanadiumverbindungen, und Laben Sohwefelgehalte Io Bereioh ron etwa 0,5 bis 5 Gew.-Jt. Wenn solohe Brennstoffe sua Treiben τοη Gasturbinennotoren verwendet werden, haben sie eine starke Korrosion und Asohebildung but Folge.For economic reasons, we strive to use turbine engines, especially in fixed power plants, with cheap ones Operate petroleum fuels eu. Solohe fuels are liquid Oil fractions with boiling points above about 425 ° 0 and Ti would cost about 400 Saybolt seconds at 66 ° 0. This However, fuels contain considerable amounts of aerosol builders, such as ratriua, Galoiua, liokel, bison and vanadium compounds, and Laben soh sulfur content Io Bereioh ron about 0.5 up to 5 wt. When solohe fuels sua driving τοη gas turbine engines are used, they have a strong corrosion and formation but result.
Ee 1st bekannt, dass die durch diese Vanadium- und Vatrlunealse enthaltenden Rückstandsheisttle Terursachte Korrosion und Vereohaut&ung sloh weeentlioh vemlndern lässt, wenn aan die Verbrennung alt ungefähr stoOhloaetrlsohen Luftaengen, d.h. einen Luftttbersohuse τοη 0 bis 3 £· durohführt· Aus dieses Grunde wird die Anwendung eines augllohet geringen Luftübersohusses bevorsugt.It is known that the vanadium and vatrlunealsees caused by this Containing residue heisttle caused corrosion and Vereohaut & ung sloh weeentlioh vemlioh if aan the combustion is roughly the same amount of air, i.e. an air jacket τοη 0 to £ 3 · duroh leads · from this The reason for this is the use of a small excess of air prevent.
Wenn solohe Brennstoffe in Gegenwart grosser Luftaengen (s.B. eines 5- bis 500 ftlgen Überschusses Über dl· etöohioaetrlsohe Menge) verbrannt werden, erseugen sie Asohe und Tertoennungsprodukte, die «u Ablagerungen führen und die stroaabwärts gelegenen helssen Teile des Motors (s.B. dl· überführungsleltungen, fest angeordneten Düsen, Turblnensohaufeln) angreifen. Wenn man andererseits die luftaenge auf einen übersohus· von 0 bis 3 Gew.-* über die theoretisch erforderliche Menge be-If single fuels are burned in the presence of large amounts of air (eg a 5 to 500 ftl excess over the same amount), they dissolve asohe and temperature products which lead to deposits and the downstream parts of the engine (see the transfer lines, Fixed nozzles, turbo-nozzles) attack. If, on the other hand, the air length is reduced to an excess of 0 to 3 wt. * Over the theoretically required amount
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grenst, bilden eioh die but Entstehung von Ablagerungen und but Korrosion führenden Verbindungen nioht. Diese Werte werden in der nachstehenden Tabelle I an Hand der Verbrennung eine· aus Erdöl gewonnenen RUokstandsheiBOlee mit einen Aechegehalt yon 0,1 Gew.-^ erläutert.As far as possible, they also form the but formation of deposits and but connections that lead to corrosion do not occur. These values are given in the following table I on the basis of the combustion a RUokstandsheiBOlee obtained from crude oil with an ash content of 0.1 wt .- ^ explained.
Wirkung der Verbrennungsluftmengβ auf Bildung τοη Ablagerungen und Korrosion bei Verbrennung eines aecheha.ltigen RUokatandsheiattlea Effect of the amount of combustion air on the formation of τοη deposits and corrosion in the event of combustion of an aechaic RUokatand heiattlea
und 0,007 öew.-ii Im)and 0.007 öew.-ii Im)
ttbersohussüber die Asoheablagerungtn, duroh Korrosion, theoretisohe Menge, j* mg/o« i/o»2* ttberohausfall over the aso-depositiontn, duroh corrosion, theoretical amount, j * mg / o «i / o» 2 *
• Rostfreier Stabil mit 18 % Chrom und 8 1» liokel.• Rustproof stable with 18 % chrome and 8 1 » oil.
Nun führt aber die Verbrennung eines typisohen HeicoIeβ ait βtöOhiometrinchen Luftmengen sur Bntwioklung τοη Temperaturen im Bereloh von etwa 1980° C. Dies 1st für die gegenwärtigen Turblnenschaufelwerkstoffe viel «u hooh, da diese Oasen, die heisser als etwa 650 bis 980° 0 sind, nioht standhalten können. Nan muss' daher zu Kaaanahmen greifen, um die Verbrennungeprodukte auf 650 bis 960° C su kühlen. Bei den Turbinenmotoren herkömmlicher Bauart geschieht dies duroh Zusats eines grossen LuftUbersohusses (bis su 500 % über die sttJohiometrisohe MengeNow, however, the combustion of a typical HeicoIeβ ait βtöOhiometrinchen amounts of air to the development τοη temperatures in the Bereloh of about 1980 ° C. This is a lot for the current turbine blade materials, since these oases, which are hotter than about 650 to 980 ° 0, are not can withstand. Nan therefore has to resort to Kaaa to cool the combustion products to 650 to 960 ° C. In conventional turbine engines, this is done by adding a large excess of air (up to 500 % above the sttohiometric amount
"4" 90914*3/0470" 4 " 90914 * 3/0470
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hinaus) but Verbrennungskammer. Dies führt aber su niedrigen Wirkungsgraden (infolge der but Verdichtung dieser groseen Luftnenge erforderliohen Arbeit) und ferner su den oben erwähnten schädlichen Aβoneablagerungen und Verbrennungeprodukten. addition) but combustion chamber. But this leads to low Efficiencies (as a result of the but compression of these large Air tight work required) and also see the above harmful Aβone deposits and combustion products.
Oeoäes der Erfindung erfolgt diese Kühlung duroh den Zusats Ton Dampf und btw. odsr Oenieohen aus Daapf und luft hinter der ersten Verbrennungeione. Der Dampf wird In ein·· Abhitskessel srseugt, der βeinerseite duroh die Turbinenabgaae erhltst wird, und kann bsi Drucken oberhalb ds· Turbinenkreielaufdruokes erseugt werden. Daher kann dieser Daapf unmittelbar su Ktthlsweoken in den Kreislauf eingeführt werden, so dass sr dls Mause der Arbsitegase erhöht, ohne die susätsllohe Koapresslonsarbelt su benötigen, die für die Luftkühlung erforderlioh 1st. Dies führt su einen erhöhten Leietungewirkungsgrad und theraieohen Wirkungsgrad.Oeoäes the invention, this cooling takes place by the addition Sound steam and btw. or Oenieohen from Daapf and air behind of the first incineration ions. The steam is in a ·· Abhitskessel srseugt, on the one hand through the turbine exhaust is obtained, and can bsi pressures above ds · turbine circle running pressure be sucked into. Therefore this Daapf can be immediate su Ktthlsweoken can be introduced into the cycle, so that sr dls Mause increases the work gas, without the susätsllohe Koapresslonsarbelt su need the ones required for air cooling 1st. This leads to an increased line efficiency and theraieohen efficiency.
Eine Qasturblnen-Yerbrennungskanner üblioher fore hat einen Aueeenaantel und einen alt diese* konaentrisohsn Inneneantel. Die Verbrennungskammer beeitst drei Bauptsonen. In Als erst· Zone wird Brennstoff susaanen alt Luft eingeführt. Hier erfolgt dis Verbrennung, und dl· Temperatur steigt auf über 1650° 0. Ua das lussere der Oehiusewandungen der ersten Sons herua wird Ubersohttssige Luft geführt, ua dl« Wandungen AIaMr ersten lon· au kühlen. In der swelten Eons weiet das hsrktfaalloh· Brsankaa-■ergehäuee Jalousieartige Organ· oder Sohlltse auf, duroh Al· ein Teil der Ubereohüsslgen Luft ins Inner· der Terbrennungakaa-A Qasturblnen-Yerbrenntkanner common fore has one Aueeenaantel and an old this * konaentrisohsn inner jacket. The incineration chamber breaks three building sons. In As first Zone is introduced fuel susaanen old air. Here takes place dis combustion, and dl temperature rises to over 1650 ° 0. Among other things, the looser of the Oehiusewallungen the first Sons is herua Excessive air led, among other things the walls AIaMr first lon. au cool. In the world of Eons, the hsrktfaalloh · Brsankaa ■ housing is white Venetian blind-like organ or soleplate open, duroh Al part of the excess air into the interior of the
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β·γ gelangt, wo diese Luft die für die vollständig· Verbrennung erforderliche Turbulenz erzeugt. Die dritte Zone ist ie wesentlichen eine Kühleonβ, in die der überwiegende Teil der über-•ohüaelgen Luft eingeführt wird, uo die Yerbrennungsgase iu kühlen und die Oase auf die riohtige Temperatur iu bringen» da-Bit sie in den Qaaturbinenkreielauf auegenutet werden kunnen.β · γ arrives where this air is necessary for complete · combustion required turbulence generated. The third zone is essentially a cooling zone in which the predominant part of the overhangs Air is introduced, uo the combustion gases iu cool and bring the oasis to the right temperature they can be grooved in the Qaaturbine circle.
Qeaäss der Erfindung wird Dampf verwendet, üb die Qehäusewandungen in der ersten und iwelten Zone su kühlen und die Durchführung der Verbrennung Bit einen Luftübersohuss τοη nur 0 bis 3 i» EU eraöglionen. In der dritten Zone, wo die Verbrennung praktieoh vollständig ist, werden die nit Dampf genieohten heieeen Oase erfindungagenäae duroh einen weiteren Danpf- und bsw. oder Lüftetron gekühlt, der die ersten beiden Zonen des Verbrennungskammergehäuses umgangen hat. Bine Möglichkeit, In dieser Weise su arbeiten, besteht darin, dass man eine Verbrennungekaaner verwendet, die einen Auseennantel, einen Innenaantel oder ein Gehäuse und einen alt den beiden «äderen Mänteln konsentrieohen dritten Zwieohennantel aufweiet, der kürser let als der Aussennantel.Qeaäss of the invention steam is used, the Qehäusewandungen in the first and iwelten zone üb cool below and carrying out the combustion bit a Luftübersohuss τοη only 0 to 3 eraöglionen i "EU. In the third zone, where the combustion is practically complete, the hot oasis that has not been enjoyed by steam is used for another steam and bsw. or Lüftetron cooled, which has bypassed the first two zones of the combustion chamber housing. A possibility of working in this way consists in using a combustion kaaner which has an outer jacket, an inner jacket or a housing and a third double jacket, which is identical to the two veined jackets, and which is shorter than the outer jacket.
Di· neuartige Verbrennungekaaner und Arbeltswelee werden nachstehend an Band der felohnung beeohrleben. Duroh Leitung 1 wird des Verdiohter 10 Luft sugeführt. 0·**·· d«r Krflndung wird eine stoOhlonetrleohe Menge an rerdiohteter Luft bei einen Druek τοη etwa 3,3 bie 14 at, s.B. et«» 6,3 at, duroh Leitung 2 in die Verbrennungekaaaer 20 eingeleitet. Di· Verbrennungekanner 20 be-•itst einen Auseennantel 30, einen Innennantel 40 und einen ZwI-Di · new combustion kaaner and arbeltswelee below at the ribbon of reward experience. Duroh line 1 10 air is added to the Verdiohter. 0 · ** ·· d «r curvature becomes an enormous amount of rerdiohteter air with one pressure τοη about 3.3 to 14 at, see B. et «» 6.3 at, duroh line 2 in the Combustion kaaaer 20 initiated. The incineration scanner 20 is • in place an outer jacket 30, an inner jacket 40 and an intermediate
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' sohenaantel 50. Die beiden Mäntel 30 und SO bilden miteinander den Ringraun 31, während eioh svlsohen den Mänteln 40 und 50 der Ringraum 32 befindet. Die etöohiometrieohe Luftnenge wird in die erste Zone I in den Gehäuse 40 der Verbrennungskammer 20 eingeführt. Brennstoff wird der ersten Zone I des Gehäuses 40 duroh Leitung 3 zugeführt. Die Verbrennung des Brennstoffes innerhalb des Gehäuses 40 erfolgt auf an eioh bekannte Heise. Die in die erste Zone I eingeführte Luftnenge soll eines überschuss von veniger als 5 £ entsprechen und liegt vorsugswelse im Bereich von der stOohiometrisohsn Menge bis au einen 3 Jti überschuss.'sohenaantel 50. The two coats 30 and SO form with one another the ring room 31, while also the coats 40 and 50 the annular space 32 is located. The etöohiometryohe amount of air is in the first zone I in the housing 40 of the combustion chamber 20 introduced. Fuel is fed to the first zone I of the housing 40 through line 3. The combustion of the fuel inside the housing 40 takes place in a manner known to eioh. The amount of air introduced into the first zone I should correspond to an excess of less than £ 5 and is a precautionary measure in the range from the stoohiometrisohsn amount to a 3 Jti excess.
Erfindungugemäse wird Wasβerdampf in den die erste Zone X umgebenden Ringraun 32 duroh Leitung 4 eingeführt. Dieser Dampf strömt duroh den Ringraum 32 und kühlt dabei die Wandungen dar ersten Zone I. In der ereten Zone I Innerhalb des Gehäuses 40 findet eine praktisoh vollständige Verbrennung statt. Die heissen Verbrennungegase Strumen in die svelte Zone IZ des Gehäuses 40, vo eis eioh nit den Dampf nlsohsn, dsr au« des Ringraun 32 duroh die Sohlitse oder JalouslskOrper 5 suströnt. Erfindungsgenäas wird sin Teil der In Verdlohter 10 verdiohteten Luft In den Ringraun 31 der Verbrennungskammer 20 eingeführt, der den Ringraun 32 umgibt. Diese verdiohtete Luft strömt duroh den Ringraun 31 und tritt duroh die öffnungen oder Sohlltse 6 in die dritte Zone III des Gehäuses 40 ein, vo sie sioh mit den Verbrennungegasen und den Dampf vemisoht. Diese zugesetzte Luft dient sun Kühlen des Dampfes und der Ver-According to the invention, water vapor is introduced into the first zone X surrounding ringraun 32 duroh line 4 introduced. This steam flows through the annular space 32 and cools the walls in the process the first zone I. In the first zone I inside the housing 40 practically complete combustion takes place. The hot combustion gases Strumen in the svelte zone IZ des Housing 40, with the steam in and out Ringraun 32 through which the base or shutter body 5 flows through. Invention genäas is part of the 10 In Verdiohteten Air introduced into the annular space 31 of the combustion chamber 20 surrounding the annular space 32. This deserved air flows through the circular ring 31 and enters through the openings or sole 6 in the third zone III of the housing 40, vo they vemisoht with the combustion gases and the steam. This added air is used for sun cooling of the steam and the
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brennungeprodukte· Di· Verbrennungeprodukt· werden aus der Verbrennungesone 20 duroh Leitung 7 abgesogen und treiben auf an sioh bekannte Weise die Turbine 80. Sie Turbine 80 treibt über die Welle 8 den Verdichter 10. Die Last 60 wird duroh Welle 9 «benfalle von der Turbine 80 angetrieben.combustion products · the · combustion product · are made from the Combustionesone 20 sucked duroh line 7 and blow up In a well-known way, the turbine 80. It drives turbine 80 The compressor 10 via the shaft 8. The load 60 is driven by the turbine 80 via the shaft 9.
Die Turbinenabgaae werden aue der Turbine 80 duroh Leitung 11 in den Abhitskessel 70 abgeführt, wo aie sur Brseugung Ton Danpf auegenutst werden, der duroh Leitung 4 in den Ringraus 32 geführt wird. Duroh Leitung 12 wird genügend Waeeer in den Abhltskessel 70 eingeleitet, wehrend die verbrauchten Abgase aue des Abhitekeesel 70 duroh Leitung 13 abgeaogen werden.The turbine outputs are output from the turbine 80 duroh line 11 discharged into the Abhitskessel 70, where aie sur Brseugung Ton Danpf be auegenutst, the duroh line 4 in the ringraus 32 is performed. Duroh line 12 will get enough waeeer in initiated the cooling boiler 70 while the exhaust gases are consumed Aue of the Abhitekeesel 70 duroh line 13 are balanced.
Der duroh die Erfindung ersielte teohnieohe Porteohritt liegt darin, dass die Turbine Bit Rüokstandaheisul g«ep«iat werden kann, ohne daae Korrosionseohwierigkelten auftreten, die sur Zeit die Verwendung dieser Art von Treibstoffen für Turbinen auasohlleeeen. RücketandsheisÖl ist weeentlioh billiger» und die Erfindung bringt daher bedeutende wirteohaftliohe Vorteile sdt eioh. Ein weiterer Vorteil ist die Erhöhung des Wirkungsgrades duroh das Einepritsen τοη Daapf und die Erhöhung der erseugten Leistung duroh Erhöhung der Maesestrunung ohne gleichseitige Erhöhung der Belastung des Verdiohters. The result of the invention was obtained without any portfolios lies in the fact that the turbine bit rüokstandaheisul g «ep« iat without the risk of corrosion occurring At the time the use of this type of fuel for turbines auasohlleeeen. Rücketandsheisöl is weeentlioh cheaper »and the Invention therefore brings significant economic advantages sdt eioh. Another advantage is the increase in efficiency duroh the Einpritsen τοη Daapf and the exaltation of the erseugten Performance by increasing the Maesestrunung without increasing the load on the Verdiohters at the same time.
Wie bereite erwähnt, liegt die Bit des Brennstoff In der ersten Zone I su aisohende Luftsenge ia Bereioh awleohen dsr etöohiosetrieoh srfordsrllohsn Menge und eine» 3 J*igsn übersohuss. As already mentioned, the bit of fuel lies in the first zone I su aisohende Luftschsenge ia Bereioh awleohen dsr etöohiosetrieoh srfordsrllohsn amount and a »3 year old excess.
Die In die sweite Zone ZI eingeführte Daapfaenge liegt is! Bereioh τοη etwa 3 bis 20 kg, Torsugsweise τοη etwa 6 bis 10 kg,The Daapfaenge introduced into the wide zone ZI is! Bereioh τοη about 3 to 20 kg, Torsugweise τοη about 6 to 10 kg,
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je kg des der ersten Yerbrennungesone angeführten Brenne toff··· Dor Druck dl···· Daapfes liegt in Bereich τοη 5,3 bis U at· Die in die dritte Zone III innerhalb de· den!»··· 40 einzuführende Luftaenge betragt 0 bis 50 kg, Yorsugsweise 25 bi· 55 kgt je kg de· dee Yerbrennungekaaaer sugeftlhrten Brenne toffee. Unter diesen Uaständen liegt die Temperatur der aue den Gehäuse 40 abgesogenen und in der Turbine 80 verwendeten öaee ia Bereich τοη etwa 730 bi· 925° 0 und ihr Druck in Bereich von 5t3 bi· 140 at. Unter Uaetänden reicht die wiedergewinnbar· Wäm· in den Abgasen nicht aus, ua den gansen, bei den Terfehren erforderliohen Daapf su er sengen· In dieeea fall· kann susätslioher Daapf in eines ölbeheizten Kessel erseugt werden, der einen Teil des Abhitskessels 70 bilden oder ein gesonderter Kessel sein kann. Der susätsliohe Brennstoff wird duroh Leitung 14 Bit einer Geschwindigkeit τοη 0 bis 1 kg Hilfsbrennstoff je kg des in der Terbrennungekasner der Turbine Terbrannten primären Brennstoff·· sugefUhrt. Der Turbinenaotor und die Betriebswei·· geaäss der Erfindung eignen sioh besonders sua Terbrennen schwerer Rüokstandsheisule, die 0,005 bis 0,15 Gew.-5t, s.B· 0,1 Gew.-jt, Asche und sehr als 0,0002 Ctew.-jt, s.B. etwa 0,006 bis 0,1 Qew.-0t, Tanadiua enthalten·per kg of the fuel listed in the first combustion zone ··· the pressure dl · ··· Daapfes is in the range τοη 5.3 to U at · The amount of air to be introduced into the third zone III within the! »··· 40 is 0 to 50 kg, in some cases 25 to 55 kg t per kg of the burnt toffee sucked in. Below these levels, the temperature of the outside of the housing 40 sucked off and used in the turbine 80 is about 730 to 925 ° 0 and its pressure is in the range of 5t3 to 140 at the exhaust gases are not eliminated, including the goose, required by the Terfehren daapf su ergen · In the case · susätslioher Daapf can be sucked in an oil-heated boiler, which can form part of the Abhitskessel 70 or be a separate boiler. The susätsliohe fuel is fed through line 14 bits at a speed τοη 0 to 1 kg auxiliary fuel per kg of the primary fuel burned in the combustion chamber of the turbine. The turbine rotor and the operating gear of the invention are particularly suitable for burning heavy residues, which are 0.005 to 0.15 wt , sB contain about 0.006 to 0.1 Qew.-0t, Tanadiua
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, einen Brennstoff, der schädliche Spureneleaente (naolioh Metall· und Schwefel) enthält, alt etuohioaetrleohen üuftaengen su rerbrennen· Hierbei bleiben die TerbVennungsnrodukte der Metalle und de· Sohwefeis in elnea niedrigen Vertigkeitesustand and bilden nicht die eohadliohen Ablagerungen, dl· für die sieh bei höheren Laft-The basic idea of the invention is to burn a fuel that contains harmful trace elements (naolioh metal and sulfur) old etuohioaetrleohen üuftaengen su rerbrennen The combustion products of the metals and the Sohwefe ice in elnea low condition and do not form the eohadliohen deposits, dl for which see at higher air
-9- 909143/0470-9- 909143/0470
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ttberaohtUiaen bildenden höheren Wertigkeitsstufsn dieser BIe-■ente charakteristisch sind. Die Produkte der stöohiometrieohen Verbrennung sind aber su heiss, um sie unmittelbar der Turbine zufuhren su können, und müssen daher gekühlt werden. Verwendet man Luft bei hohen Temperaturen ale Kühlmittel» so werden die Asche und die Schwefelverbindungen oxydiert, und die Vorteile der stttchiometrischen Verbrennung werden nioht mehr erreioht. Dies wird daduroh vermieden, dass die Kühlung sunäohst mit Wasserdampf vorgenommen und dann erforderlichenfalls Luft BugeeetBt wird. Die benötigte Dampfmenge 1st diejenige» die erforderlioh 1st, um die Temperatur der Verbrennungsprodukte so weit herabsueetsen, dass sie bei weiteren Luftsusats keine weitere Oxydation mehr erleiden.ttberaohtUiaen forming higher valence levels of this ■ duck are characteristic. The products of stoohiometry Burns are but too hot to be the immediate Turbine can be supplied and must therefore be cooled. If air is used as a coolant at high temperatures, the ashes and sulfur compounds are oxidized, and the advantages of stoichiometric combustion are nioht more achieved. This is avoided because the cooling is only carried out with water vapor and then if necessary Air BugeeetBt will. The amount of steam required is the » which is necessary to lower the temperature of the combustion products so much that they can be reached in the event of further air pollution suffer no further oxidation.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung seigt Tabelle II die relativen Mengen an Wasserdampf und Luft, die bei einer Turbineneinlasetemperatur von 615° C unter einer bestimmten Kombination von Turbinenbedingungen erforderlioh sind. Die la der Tabelle erläuterten verschiedenen PillIe sind die folgendentFor a further explanation of the invention see Table II the relative amounts of water vapor and air that are present at a turbine inlet temperature of 615 ° C below a certain Combination of turbine conditions are required. The various pills explained in the table are as follows
Tall 1: Herkömmliche Betriebsweise der Turbine, bei der die Kühlung durch Verwendung eines Luftübersohueses über die sur Verbrennung erforderliche Menge hinaus erfolgt. Die Verbrennungsluft und die Kühlluft werden duroh den Verdichter Bugeführt.Tall 1: Conventional operating mode of the turbine in which the cooling by using an overcoat over the sur Incineration takes place beyond the required amount. The combustion air and the cooling air go through the compressor Bug-led.
Pail 2t Dampf aus dem Abhitikeeeel crestet einen Teil der Luft sur Kühlung. Die Menge des Dampfes wird bei etwa 10 £ der KrelelaufmassestrOmung gehalten. Die but ErreichungPail 2t of steam from the Abhitikeeeel crests part of the air sur cooling. The amount of steam will be around 10 pounds the KrelaufmassestrOmung held. The but achievement
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einer Turbineneinlasstemperatur τοη 815° C erforderlich· Bueätsliohe Kühlung erfolgt duroh luft aus den furblnenverdiohter. a turbine inlet temperature τοη 815 ° C required The office cooling takes place by means of air from the furblnenverdiohter.
Fall 3: Zu den Kreislaufetron wird eu Kühl«weoxen Dampf au« dem Abhitskessel sugesetst. Die gesamte Luftströmung ist die glelohe wie bei Fall 1. Pie Brennstoffströmung wird so weit vergrössert, wie es duroh die verstärkte Kühlung duroh den sugesetsten Dampf ermöglioht wird·Case 3: Cooling white steam is added to the circulatory tron. sugesetst the Abhitskessel. All of the air flow is the smooth as in case 1. Pie fuel flow is increased as much as it is increased by the Cooling by allowing the most sugest possible steam
Fall 4: Dem Kreislauf wird die nazimale Dampfmenge sugeeetst, die eioh aus der Wärme der Abgase erzeugen lässt. Die BrennstoffStrömung ist die gleiohe wie bei Fall 1. Die Luftströmung wird herabgeeetet, da ein Teil der Kühlung duroh den Dampf erfolgt.Case 4: The circuit is given the nazimal amount of steam, which can be generated from the heat of the exhaust gases. the Fuel flow is the same as in case 1. The Air flow is downed as part of the cooling through which the steam takes place.
sugesetst. Bbenso wie bei Fall 4» Jedooh unter Konstaathaltung des gesamten Luftstromes (d.h. wie bei fall 1) und unter Erhöhung des Brennstoffstromes.sugesetst. As in case 4 »Jedooh while maintaining the entire air flow (i.e. as in case 1) and increasing the fuel flow.
Fall 6t Zur Kühlung wird nur Dampf verwendet. Die Brennstoff strOmung ist die gleiohe wie bei Fall 1. Luft wird sum Kühlen nioht verwendet. Dieser Fall erfordert mehr Dampf, als aus der Wärme der Abgase erseugt werden kann, und der Dampfkessel aus· daher mit suaätBliohem Brennstoff beheist werden·Case 6t Only steam is used for cooling. The fuel flow is the same as in case 1. Air is not used for cooling. This case requires more Steam, as can be drawn from the heat of the exhaust gases, and the steam boiler from · therefore with suaätBliohem fuel be assisted
Fall 7 t Sum Kühlen werden flüssiges Wasser und die maximale Menge an Abhitsedampf verwendet. Kühlluft wird nioht verwendet. Die Brennstoffströmung ist die gleiohe wie in Fall 1.Case 7 t Sum cooling will be liquid water and the maximum Amount of payoff steam used. Cooling air is not used. The fuel flow is the same as in case 1.
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Die vorteilhaften fälle sind die fälle 2, 3, 4 und 5, bei denen keine grusseren Danpfaengen angewandt werden» als sie aus der Abhltse der Abgase erzeugt werden können· Obwohl es wirteohaftlioh sohwer au rechtfertigen ist» susätaliohen Deapf lediglich für diesen Zweok su erseugen» kann unter gewissen Bedingungen Abdanpf von äueeeren Quellen sur Verfugung stehen» wie es duroh fall 6 erläutert ist·The advantageous cases are cases 2, 3, 4 and 5, in which no larger Danpfaengen are applied »than they can be generated from the exhaust gases · Although it is justified Wirteohaftlioh sohwer au is »susätaliohen Deapf only su erseugen for this purpose »can under certain circumstances Terms and conditions of external sources are available »as explained in case 6 ·
- 12 -- 12 -
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Claims (12)
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