DE19741197C1 - Adapterarmatur zum Einsatz in einer stationären Gasturbinenanlage - Google Patents

Adapterarmatur zum Einsatz in einer stationären Gasturbinenanlage

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/13Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor having variable working fluid interconnections between turbines or compressors or stages of different rotors

Description

Die Erfindung betrifft eine Adapterarmatur zum Einsatz in ei­ ner stationären Gasturbinenanlage, die mit Verdichter, Turbi­ ne, Brennkammer und einer externen druckaufgeladenen Wirbel­ schicht-Feuerung versehen ist, mit
  • - einem Gehäuse, das zwischen einem Brennkammer-Anschluß­ flansch und einem kombinierten Anschlußflansch für die vom Verdichter komprimierte Prozeßluft und für das zur Turbine abgehende Rauchgas einsetzbar ist,
  • - einem ersten Leitungsanschluß am Gehäuse zur Anbringung am kombinierten Anschlußflansch mit einem Einlaß für die vom Verdichter komprimierte Prozeßluft und mit einem Aus­ laß für das Rauchgas und mit
  • - einem zweiten Leitungsanschluß am Gehäuse zur Anbringung des Brennkammer-Anschlußflansches mit einem Einlaß für das von der Brennkammer herrührende Rauchgas und mit ei­ nem Auslaß für die vom Verdichter komprimierte Prozeß­ luft.
Eine derartige Adapterarmatur ist aus F. Stuhlmüller et al., "Die Standard-Gasturbine im Druckwirbelschicht-Einsatz", VGB Kraftwerkstechnik (1995), Heft 12, Seiten 1037-1042, bekannt.
Für den Einsatz in Kraftwerken eignen sich herkömmliche Gasturbinen, bei denen statt der Brennkammer eine druckaufge­ ladene Wirbelschicht-Feuerung zur Erzeugung des heißen Rauch­ gases eingesetzt wird. Dazu können herkömmliche Gasturbinen­ anlagen mit zwei extern angeflanschten Brennkammern verwendet werden, wobei zum Anschluß der Gasturbinen an das druckaufge­ ladene Wirbelschicht-Feuerungssystem lediglich die beiden Brennkammern entfernt und durch eine Anschlußarmatur für das Wirbelschicht-Feuerungssystem ersetzt werden müssen. Bei die­ ser Anschlußarmatur kann es sich beispielsweise um eine kon­ zentrische Doppelrohranordnung handeln, bei der im Innenrohr das von der Wirbelschicht-Feuerung herrührende Rauchgas zur Gasturbine geleitet und im äußeren Ringraum die vom Verdich­ ter der Gasturbinenanlage erzeugte komprimierte Prozeßluft zum Wirbelschicht-Feuerungssystem geleitet wird.
Der Nachteil der geringen Turbineneintrittstemperatur des Rauchgas es bei solchen Wirbelschichtsystemen wird durch eine Fortentwicklung eliminiert, bei der ein Teil der eingebrach­ ten Kohle vergast wird und dieses niederkalorische Brenngas für eine weitere Erhitzung des Wirbelschichtrauchgases vor dem Eintritt in die Turbine eingesetzt wird.
Bei bereits erprobten Konfigurationen für ein solche Gastur­ bine mit druckaufgeladener Wirbelschicht-Feuerung findet die Zufeuerung des niederkalorischen Brenngases auf hohem Tempe­ raturniveau statt, indem die heißen Rauchgase von der Druck­ wirbelschicht mit komprimierter Luft vom Verdichteraustritt der Gasturbinenanlage gemischt und als Verbrennungsluft ge­ nutzt werden. Die Lufteintrittstemperatur an diesen Brennern liegt bei ca. 760°C.
Aufgrund dieser Konfiguration treten verschiedene Probleme auf:
  • - Es sind hohe NOx-Werte bei der Verbrennung mit heißer Ver­ brennungsluft zu erwarten.
  • - Es treten Schwierigkeiten bei der Verbrennung von einer­ seits Erdgas und anderseits niederkalorischem Kohlegas mit einer einzigen Brennkammer auf, der mit hoher Luftein­ trittstemperatur betrieben wird.
  • - Das Wirbelschicht-Rauchgas kann Aschepartikel mit führen, die beim Durchgang durch die Flamme während der Zufeuerung des Kohlegases schmelzen können.
  • - Es werden aufwendige Heißgas-Armaturen notwendig.
  • - Ein Schutz der Gasturbine gegen unbeabsichtigtes Hochlaufen durch Wirbelschicht-Rauchgase ist problematisch.
Im Stand der Technik wurden bereits Brennertypen entwickelt, die für die Verbrennung von niederkalorischem Synthesegas mit heißer Verbrennungsluft bei gleichzeitig akzeptablen NOx- Emissionen ausgelegt sind. Ungelöst sind dabei jedoch die Probleme mit dem Schmelzen von Aschepartikeln, mit dem Ein­ satz von aufwendigen Heißgas-Armaturen und der durch die Ver­ wendung konzentrischer Rohre hervorgerufenen Wärmeverluste durch die Abkühlung des innen geführten Rauchgases geblieben.
Zur Lösung dieser Probleme schlägt die Erfindung eine Adap­ terarmatur mit dem im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 an­ gegebenen Merkmalen vor. Demnach ist diese Adapterarmatur charakterisiert durch
  • - einen dritten Leitungsanschluß mit einem Einlaß für von der Wirbelschicht-Feuerung herrührendes Rauchgas, und
  • - einen vierten Leitungsanschluß mit einem Auslaß zur Ab­ führung von verdichteter Prozeßluft zur Wirbelschicht-Feuerung und/oder einer Kohlevergasungsanlage, wobei
  • - die Auslässe für die verdichtete Prozeßluft mit deren Einlaß gemeinsam in Verbindung stehen und wechselseitig über Schließorgane auf- und zusteuerbar sind, und
  • - wobei ein Strömungskanal zwischen dem brennerseitigen Einlaß für das Rauchgas und dessen Auslaß zur Turbine vorgesehen ist, der über mindestens ein auf- und zusteu­ erbares Schließorgan mit dem Einlaß für das von der Druckwirbelfeuerung herrührende Rauchgas zu dessen Zumi­ schung zum Brennerrauchgas verbunden ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung dieser Adapterarmatur können herkömmliche Gasturbinen mit externen Brennkammern be­ nutzt werden. Dabei wird die Adapterarmatur zwischen der ei­ gentlichen Gasturbine und der jeweiligen Brennkammer einge­ setzt. Durch die vorgesehene Verbindung des Einlasses für das von der Wirbelschicht-Feuerung herrührende Rauchgas mit dem Strömungskanal zwischen dem brennerseitigen Einlaß für das Brennerrauchgas und dessen Auslaß zur Turbine ist die Einmi­ schung heißer Rauchgase von der Wirbelschicht-Feuerung strom­ abwärts der Brennkammer möglich. Es erfolgt also kein Durch­ gang der Rauchgase von der Wirbelschicht-Feuerung durch die Flamme in der Brennkammer, womit ein Schmelzen von Aschepar­ tikeln, die in den Wirbelschicht-Rauchgasen möglicherweise mitgeführt werden, weitgehend verhindert wird.
Durch die eintrittsseitige Führung der verdichteten Prozeß­ luft wird diese direkt der Brennkammer zugeführt, wodurch mit niedrigen Lufteintrittstemperaturen der Verbrennungsluft ent­ sprechend der Verdichteraustrittstemperatur von ca. 400°C bis 420°C gearbeitet werden kann. Dies bringt erhebliche Re­ duktionen der NOx-Emissionen bei Verwendung von Brennern her­ kömmlicher Bauart.
Durch die erfindungsgemäße Auslegung der Adapterarmatur kann ferner verdichtete Prozeßluft gleichzeitig zur Wirbelschicht-Feuerung und/oder einer Kohlevergasungsanlage abgeführt wer­ den, wodurch für die Prozeßluft-Versorgung dieser Komponenten keine eigenständigen Anlagenkomponente notwendig sind.
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der er­ findungsgemäßen Adapterarmatur an, die zur Vermeidung von Wiederholungen in der Beschreibung des Ausführungsbeispiels erörtert werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteil der Erfindung er­ geben sich ferner aus dieser nun folgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt einer Adapterarmatur in ihrer Position zwischen Gasturbinenanlage und Brennkammer, und
Fig. 2 einen Schnitt durch die Adapterarmatur gemäß der Schnittlinie II-II nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist die eigentliche Gasturbinenanlage 1 nur in ei­ nem kleinen Ausschnitt gezeigt, der einen kombinierten An­ schlußflansch 2 wiedergibt. Dieser weist eine Ringmündung 3 für die vom Verdichter 4 herangeführte verdichtete Prozeßluft sowie eine konzentrisch darin sitzende Einsatzleitung 5 für das zur Turbine 6 strömende heiße Rauchgas auf.
Die Adapterarmatur 7 ist zwischen den kombinierten Anschluß­ flansch 2 und einen Anschlußflansch 8 einer Brennkammer 9 ge­ setzt. Der Anschlußflansch 8 der Brennkammer 9 weist eine au­ ßenliegende Ringleitung 10 mit zum Anschlußflansch 8 hin of­ fener Mündung auf, die zum Kopf 11 der Brennerkammer 9 führt. Durch die Ringleitung 10 wird die Prozeßluft zu den Brennern 12 im Kopf 11 der Brennkammer 9 geführt, wo sie zur Verbren­ nung von Erdgas bzw. Synthesegas dient. Der Verbrennungsvor­ gang ist durch die Flammen 14 angedeutet. Der Innenraum 13 der konventionellen Brennkammer 9 ist dabei durch einen kon­ zentrisch im Brennergehäuse 15 angeordneten Topfeinsatz 16 gebildet. Zum Anschlußflansch 8 hin bildet dieser Topfeinsatz 16 eine Mündungsöffnung 17 für das von der Brennkammer 9 er­ zeugte heiße Rauchgas.
Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist das Gehäuse 18 der Adap­ terarmatur 7 im wesentlichen als Topf mit einer zylinderman­ telförmigen Außenwand 19, einem Boden 20, einem Deckel 21 und einem konzentrisch angeordneten Ringeinsatz 22 ausgebildet. Das Gehäuse 18 weist dabei grundsätzlich einen ersten Lei­ tungsanschluß 23 auf, mit dem die Adapterarmatur am kombi­ nierten Anschlußflansch 2 angebracht ist. Mit einem zweiten Leitungsanschluß 24 ist das Gehäuse 18 am Anschlußflansch 8 der Brennkammer 9 angebracht. Dritte und vierte Leitungsan­ schlüsse 25, 26 sind mit der nur als Linien angedeuteten Rauchgas-Ableitung 27 der druckgeladenen Wirbelschicht-Feue­ rung 28 bzw. der Prozeßluftzuführung 29 zu dieser Wirbel­ schicht-Feuerung 28 und zu einer gegebenenfalls vorhanden Kohlevergasungsanlage 30. Wirbelschicht-Feuerung 28 und Koh­ levergasungsanlage 30 sind ebenfalls nur nach Art eines Blockdiagrammes durch Rechtecke in Fig. 1 angedeutet. Die dritten und vierten Leitungsanschlüsse 25, 26 sitzen an dia­ metral gegenüberliegenden Positionen der Adapterarmatur 7 und sind jeweils durch angesetzte Rechteckröhren gebildet, wie aus einer Zusammenschau der Fig. 1 und 2 hervorgeht.
Im folgenden werden Ein-, Aus- und Durchlässe der Adapterar­ matur erläutert, die in den Fig. 1 und 2 jeweils durch Pfeile repräsentiert sind. So ist der erste Leitungsanschluß 23 ist mit einem Einlaß 31 für die vom Verdichter 4 komprimierte Prozeßluft versehen. Der zweite Leitungsanschluß 24 weist ei­ nen Einlaß 32 für das vom Brennkammerinnenraum 13 abströmende Rauchgas und einen Auslaß 33 für die vom Verdichter erzeugte Prozeßluft auf. Ferner ist am dritten Leitungsanschluß 25 ein Einlaß 34 für das von der Wirbelschicht-Feuerung herrührende Rauchgas sowie am vierten Leitungsanschluß 26 ein Auslaß 35 zur Abführung von verdichtete Prozeßluft zur Wirbelschicht-Feuerung 28 und zur Kohlevergasungsanlage 30 vorgesehen.
In noch näher zu erläuternder Weise stehen die beiden Ausläs­ se 33, 35 für die verdichtete Prozeßluft mit deren Einlaß 31 gemeinsam in Verbindung und sind wechselweise durch Schließ­ organe 36 auf- und zusteuerbar. Ferner ist durch den Ringein­ satz 22 ein Strömungskanal 37 zentrisch im Gehäuse 18 zwi­ schen dem brennerseitigen Einlaß 32 für das Rauchgas und des­ sen Auslaß 38 am ersten Leitungsanschluß 23 zur Turbine hin vorgesehen. Der Strömungskanal 37 weist einen Durchlaß 39 zum Einlaß 34 am dritten Leitungsanschluß 25 hinauf, wodurch von der Wirbelschicht-Feuerung herrührendes Rauchgas dem Brenn­ kammerrauchgas zugemischt werden kann. Der Durchlaß 39 und der Einlaß 34 am dritten Leitungsanschluß 25 sind durch ein noch näher zu erläuterndes Schließorgan 40 auf- und zusteuer­ bar.
Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist in den zwischen der Au­ ßenwand 19 und dem Ringeinsatz 22 gebildeten Ringraum einer­ seits ein Einlaßraum 42 zwischen dem Einlaß 34 und dem Durch­ laß 39 für das von der Wirbelschicht-Feuerung herrührende Rauchgas ausgebildet. Andererseits ist im Ringraum ein Aus­ laßraum 43 vorgesehen, der die Verbindung zwischen den beiden Auslässen 33 und 35 und dem Einlaß 31 für die verdichtete Prozeßluft herstellt. Einlaßraum 42 und Auslaßraum 43 sind durch radial verlaufende Zwischenwände 44, 45 im Ringraum voneinander getrennt, wobei der Einlaßraum 42 einen gegenüber dem Umfangswinkel UA des Auslaßraumes 43 etwa 40° größeren Umfangswinkel UE einnimmt, da das Wirbelschicht-Rauchgas ei­ nen größeren Volumenstrom und Massenstrom als die Verbren­ nungsluft aufweist.
Im folgenden wird die Ausbildung und Anordnung der einzelnen Ein- und Auslässe näher erörtert. So ist der Einlaß 31 für die vom Verdichter 4 herangeführte Prozeßluft durch eine auf einem Kreisbogen angeordnete Reihe von Löchern 46 im Boden 20 des Gehäuses 18 gebildet. Die Lochreihe verläuft dabei ent­ lang der Wand des Ringeinsatzes 22 über den Umfangswinkel UA des Auslaßraumes 43. In Axialrichtung fluchtend mit diesen Löchern 46 weist der Deckel 21 des Gehäuses 18 ebenfalls Lö­ cher 47 auf, die den Auslaß 33 für die verdichtete Prozeßluft bilden. Ferner ist in der dem vierten Leitungsanschluß 26 zu­ gewandten Außenwand 19 des Gehäuses 18 eine Reihe von Löchern 48 vorgesehen, die den Auslaß 35 für die verdichtete Prozeß­ luft bilden. Diametral gegenüberliegend sind ebenfalls wieder eine Reihe von Löchern 49 in der Außenwand des Gehäuses 18 eingelassen, die den Einlaß 34 für das von der Wirbelschicht-Feuerung 28 ankommende Rauchgas bilden. Löcher 50 in dem den Einlaßraum 42 zugewandten Teil des Ringeinsatzes 22 bilden den Durchlaß 39 für dieses Rauchgas zum Strömungskanal 37 hin.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Reihen von Löchern 47, 48 durch ein gemeinsames Schließorgan 36 auf- und zusteuerbar, das aus zwei miteinander verbundenen Lochblenden 52, 53 ge­ bildet ist. Diese Lochblenden 52, 53 verlaufen entlang der jeweiligen die Löcher 47 bzw. 48 tragenden Wände des Gehäuses und sind in Umfangsrichtung verschiebbar. Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind die in ihrer Öffnungsfläche den Löchern 47 bzw. 48 entsprechenden Blendenöffnungen 54, 55 in den Loch­ blenden 52, 53 so angeordnet, daß bei vollständiger Über­ deckung beispielsweise der Blendenöffnungen 55 in der Loch­ blende 53 mit den Löchern 48 (Armatur-Stellung in Fig. 1 und 2) die Blendenöffnungen 54 der Lochblende 52 mit den Löchern 47 des Auslasses 33 nicht fluchten. Auslaß 33 ist somit ver­ schlossen, wogegen der Auslaß 35 vollständig geöffnet ist. Bei einem Verdrehen des Schließorgans 36 in Umfangsrichtung werden die Löcher 48 sukzessive geschlossen, wogegen die Lö­ cher 47 sukzessive geöffnet werden, bis schließlich in der anderen Endstellung (nicht gezeigt) des Schließorgans 36 der Auslaß 33 vollständig geöffnet und der Auslaß 35 vollständig geschlossen sind. Die durch die Betätigung des Schließorgans 36 herbeiführbaren Betriebszustände werden am Schluß der Be­ schreibung noch näher erörtert.
Das den Einlaß 34 und den Durchlaß 39 auf- und zusteuernde Schließorgan 40 weist wiederum zwei miteinander verbundene Lochblenden 56, 57 auf, die zum Öffnen bzw. Schließen der Lö­ cher 49, 50 dienen. Die Blendenöffnungen 58, 59 in den Loch­ blenden 56, 57 sind dabei so zueinander angeordnet, daß in der einen Endstellung (Fig. 1, 2) alle Löcher 49, 50 voll­ ständig geöffnet sind. Durch ein Verdrehen des Schließorgans 40 werden die Löcher 49, 50 durch die Lochblende 56, 57 suk­ zessive verschlossen, bis kein Durchtritt von Rauchgas mehr erfolgen kann.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß im Einlaßraum 42 für das von der Wirbelschicht-Feuerung 28 herrührende Rauchgas schräg gestellte Leitbleche 60 für die Strömungsführung des Rauchgases angeordnet sind. Dadurch wird ein geringerer Druckverlust sowie eine gute Durchmischung des Wirbelschicht-Rauchgases mit dem aus der Brennkammer 13 abströmenden Rauch­ gas erreicht.
Bezüglich der für die Adapterarmatur 7 verwendete Materialien ist darauf hinzuweisen, daß der Ringeinsatz 22 als innere Schale hochtemperaturfest ausgeführt ist. Er kann also die thermische Belastung der Armatur aufnehmen. Die durch die Au­ ßenwand gebildete äußere Schale besteht aus niedrig legiertem Stahlguß und nimmt die mechanische Belastung auf die Adapter­ armatur 7 auf. Sie bildet also das eigentliche "Rückgrat" der Armatur.
Aufgrund der beiden Schließorgane 36, 40 bietet die Adapter­ armatur 7 variable Betriebs- und Regelungsmöglichkeiten, die wie folgt zu erörtern sind:
Standard-Betrieb der Gasturbinenanlage nur mit Erdgas oder Synthesegas
Der Einlaß 34 und der Durchlaß 38 sind durch entsprechende Einstellung des Schließorgans 40 geschlossen. Damit ist der Rauchgasweg von der Wirbelschicht-Feuerung 28 in die Turbine 6 gesperrt. Ferner ist das Schließorgan 36 so eingestellt, daß Auslaß 33 vollständig geöffnet und Auslaß 35 vollständig geschlossen sind. Die über den stets offenen Einlaß 31 in den Auslaßraum 43 strömende verdichtete Prozeßluft gelangt damit vollständig zu den Brennern 12 und dient dort zur Verbrennung des von der Kohlevergasungsanlage 30 über die Zuleitung 61 zugeführten Synthesegases bzw. der über eine Einspeisungslei­ tung 62 zur Verfügung gestellten Erdgases. Gleichzeitig kühlt die in der Ringleitung 10 zum Brennerkopf 11 strömende Pro­ zeßluft die Brennkammer 9.
Ausschließlicher Wirbelschicht-Feuerungsbetrieb
Das Schließorgan 40 ist so eingestellt, daß der Einlaß 34 und der Durchlaß 39 vollständig offen sind. Schließorgan 36 ist so positioniert, daß Auslaß 33 vollständig geschlossen und Auslaß 35 vollständig offen sind. Damit ist einerseits der Rauchgasweg von der Wirbelschicht-Feuerung über den Einlaß­ raum 42 und den Strömungskanal 37 zur Turbine 6 offen, wo­ durch das Wirbelschicht-Rauchgas zum Betrieb der Turbine ge­ nutzt wird. Das Schließorgan 36 ist so positioniert, daß der Auslaß 33 vollständig geschlossen und der Auslaß 35 vollstän­ dig offen sind. Damit gelangt die verdichtete Prozeßluft vollständig zur Wirbelschicht-Feuerung 28 und dient dort zur Verbrennung.
Kombinierter Betrieb mit Wirbelschicht-Feuerung, Kohleverga­ sung und Synthese-Gasbrenner
Das Schließorgan 36 ist in einer Mittelstellung angeordnet, so daß sowohl der Auslaß 33 als auch der Auslaß 35 teilweise geöffnet sind. Hierbei ist darauf zu achten, daß über beide Auslässe 33, 35 ein ähnlicher Druckabfall hervorgerufen wird, damit die verdichtete Prozeßluft nicht nur durch einen der beiden Auslässe strömt. Insbesondere sind bei kombiniertem Betrieb konstruktive Maßnahmen im Bereich des Auslasses 33 zur Brennkammer 9 hin vorzusehen, damit ein entsprechender Druckausfall hervorgerufen wird. Zur Wirbelschicht-Feuerung 28 hin wird nämlich ein relativ hoher Gegendruck durch die Wirbelschicht, Gasreinigung und einen üblicherweise vorhande­ nen Fließbettkühler aufgebaut. Die verdichtete Prozeßluft ge­ langt jedenfalls einerseits zur Brennkammer 9 und anderer­ seits zur Wirbelschicht-Feuerung 28, dient also einerseits zur Verbrennung in der Wirbelschicht-Feuerung 28 und anderer­ seits zum Betrieb der Brennkammer 9. Durch das über die Stel­ lung des Schließorganes 36 einstellbare Verhältnis der Luft­ mengen über die Auslässe 33, 35 kann die Leistungsverteilung zwischen Wirbelschicht-Feuerung 28 und Brennkammer 9 einge­ stellt werden. Ferner ist bei dieser Betriebsart das Schließ­ organ 40 auf Offenstellung positioniert, so daß der Rauchgas­ weg von der Wirbelschicht-Feuerung 28 zum Strömungskanal 37 offen ist. Das mit einer Temperatur von ca. 750 bis 950°C ankommende Wirbelschicht-Rauchgas wird mit dem Brennkammer-Rauchgas (Temperatur ca. 1400°C) im Strömungskanal 37 ver­ mischt, so daß sich eine Rauchgas-Temperatur am Eintritt zur Turbine 6 von ca. 1000 bis 1200°C einstellt.
Schnellschluß der Gasturbine
Im Störungsfall, etwa bei einem Lastabwurf der Gasturbine, muß diese vor einem Hochlaufen durch die Wirbelschicht -Rauch­ gase geschützt werden. Dazu ist das Schließorgan 40 mit einer Schnellverstellung zu versehen. Bei einem Not-Schnellschluß wird nun Auslaß 35 durch das Schließorgan 36 geschlossen und Auslaß 33 vollständig geöffnet. Damit strömt die gesamte ver­ dichtete Prozeßluft in die Brennkammer 9, wo jedoch gleich­ zeitig die Brennstoffzufuhr stark gedrosselt bzw. ganz unter­ brochen wird. Die überschüssige Prozeßluft strömt über die Brennkammer 9 und den Strömungskanal 37 durch die Turbine 6 ab, wo jedoch aufgrund der fehlenden Heizung in der Brennkam­ mer 9 keine Leistung erzeugt wird. Gleichzeitig wird Einlaß 34 und Durchlaß 39 schnell geschlossen, womit kein Rauchgas mehr von der Wirbelschicht-Feuerung 28 zur Turbine 6 gelangen kann. Die Turbine 6 kann also nicht hochlaufen.

Claims (11)

1. Adapterarmatur zum Einsatz in einer stationären Gasturbi­ nenanlage (1), die mit Verdichter (4), Turbine (6), Brennkam­ mer (9) und externer druckaufgeladener Wirbelschicht-Feuerung (28) versehen ist, mit
  • - einem Gehäuse (18), das zwischen einem Brennkammer-An­ schlußflansch (8) und einem kombinierten Anschlußflansch (2) für die vom Verdichter (4) erzeugte Prozeßluft und für das zur Turbine abgehende Rauchgas einsetzbar ist,
  • - einem ersten Leitungsanschluß (23) am Gehäuse (18) zur An­ bringung am kombinierten Anschlußflansch (2) mit einem Ein­ laß (31) für die vom Verdichter (4) erzeugte Prozeßluft und mit einem Auslaß (38) für das Rauchgas und mit
  • - einem zweiten Leitungsanschluß (24) am Gehäuse (18) zur An­ bringung des Brennkammer-Anschlußflansches (8) mit einem Einlaß (32) für das von der Brennkammer (9) herrührende Rauchgas und mit einem Auslaß (33) für die vom Verdichter erzeugte Prozeßluft, gekennzeichnet durch
  • - einen dritten Leitungsanschluß (25) mit einem Einlaß (34) für von der Wirbelschicht-Feuerung (28) herrührendes Rauch­ gas, und
  • - einen vierten Leitungsanschluß (26) mit einem Auslaß (35) zur Abführung von verdichteter Prozeßluft zur Wirbel­ schicht-Feuerung (28) und/oder einer Kohlevergasungsanlage (30),
  • - wobei die Auslässe (33, 35) für die verdichtete Prozeßluft mit deren Einlaß (31) gemeinsam in Verbindung stehen und wechselseitig-über Schließorgane (36) auf- und zusteuerbar sind, und
  • - wobei ein Strömungskanal (37) zwischen dem brennerseitigen Einlaß (32) für das Rauchgas und dessen Auslaß (38) zur Turbine (6) vorgesehen ist, der über mindestens ein auf- und zusteuerbares Schließorgan (40) mit dem Einlaß (34) für das von der Wirbelschicht-Feuerung herrührende Rauchgas zu dessen Zumischung zum Brennkammerrauchgas verbunden ist.
2. Adapterarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) im we­ sentlichen als Topf mit einer Außenwand (19), einem Boden (20), einem Deckel (21) und einem konzentrisch angeordneten Ringeinsatz (22) ausgebildet ist.
3. Adapterarmatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand (19) an diametral gegenüberliegenden Positionen der Einlaß (34) für das von der Wirbelschicht-Feuerung (28) herrührende Rauchgas und der Auslaß (35) für die zur Wirbelschicht-Feuerung (28) und/oder zur Kohlevergasungsanlage (30) abgehende Prozeßluft angeordnet sind, wobei der zwischen der Außenwand (19) und dem Ringeinsatz (22) gebildete Ringraum durch Zwischenwände (44, 45) in einen Einlaßraum (42) für das Rauchgas und einen Auslaßraum (43) für die Prozeßluft geteilt sind.
4. Adapterarmatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßraum (42) einen vorzugsweise um 15° bis 25° größeren Umfangswinkelbereich (UE) einnimmt als der Auslaßraum (43).
5. Adapterarmatur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein­ laß (31) für die Prozeßluft im Boden (20) des Gehäuses (18) angeordnet ist und in den Auslaßraum (43) für die Prozeßluft mündet.
6. Adapterarmatur nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ laß (33) für die zur Brennkammer (9) abzuführende Prozeßluft im Deckel (21) des Gehäuses (18) angeordnet ist.
7. Adapterarmatur nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strömungskanal (37) für das Brennkammer-Rauchgas und dem Einlaßraum (42) für das von der Wirbelschicht-Feuerung her­ rührende Rauchgas ein Durchlaß (39) im Ringeinsatz (22) vor­ gesehen ist.
8. Adapterarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einlässe (31, 32, 34), Auslässe (33, 35) und der Durchlaß (39) als Reihen von Öffnungen (46-50) in den entsprechenden Wänden (19, 20, 21, 22) des Gehäuses (18) ausgebildet sind, die durch verschiebbare Lochblenden (52, 53; 56, 57) auf- und zusteuerbar sind.
9. Adapterarmatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochblenden (52, 53) für die beiden Prozeßgas-Auslässe (33, 35) im Auslaßraum (43) derart miteinander gekoppelt sind, daß eine Aufsteuerung des einen Auslasses (33 bzw. 35) eine Zusteuerung des anderen Auslasses (33 bzw. 35) bewirkt.
10. Adapterarmatur nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lochblenden (56, 57) des Einlasses (34) und des Durchlasses (39) für die von der Wirbelschicht-Feuerung (28) herrührenden Rauchgase derart gekoppelt sind, daß Einlaß (34) und Durchlaß (39) gleichzeitig auf- und zusteuerbar sind.
11. Adapterarmatur mindestens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaßraum (42) für das von der Wirbelschicht-Feuerung (28) herrührende Rauchgas Leitbleche (60) für die Strömungsführung des Rauchgases ange­ ordnet sind.
DE19741197A 1997-09-18 1997-09-18 Adapterarmatur zum Einsatz in einer stationären Gasturbinenanlage Expired - Fee Related DE19741197C1 (de)

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