DE2140446A1 - Gasturbinen oder Verdichteranlage - Google Patents

Description

• Gasturbinen- oder Verdichteranlage Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit Vorwärmung des flüssigen oder gasf örmigen Brennstoffes und/oder dem im Kreislaufverdichter komprimierten, der Brennkammer zuzuleitenden Verbrennungsluft und gegebenenfalls mit Kühlung der vom Kreislaufverdichter angesaugten Verbrennungsluft0 Die Erfindung betrifft ferner eine Verdichteranlage, die mit einem anderen Vertraucher als einer Gasturbinenanlage, z. B mit einer chemischen Anlage verbunden ist und bei der die vom Verdichter angesaugten Gase gekühlt und die komprimierten Gase erwärmt werden.
• Es ist bereits bekannt, bei Gasturbinenalagen, insbesondere bei solchen, die durch Erdgas oder Erdöl betrieben werden, diese vielfach nur mit niedriger Temperatur zur Verfugung stehenden Brennstoffe und gegebenenfalls die Verbrennungsluft vorzuwärmen.
• Die bisher durch Dampf oder Heißwasser beheizte Wärmetaunaher durchgeführte Vorwärmung des Brennstoffes macht es erforderlich, die zur Erzeugen des Dampfes oder des Heißwassers benötigt Wärme zusätzlich aufzubringen.
• Die Vorwärmung des Brennstoffes durch Abgas der Gasturbine ist mit dem Nachteil verbunden, daß der Gegendruck hinter der Gasturbine ansteigt und dadurch die Leistung derselben gemindert wird.
• Zweck der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gasturbinenanlage so auszubilden, daß die Wärmenenge, die zur Er-,höhutlg der Temperatur des Brennstoffes und/oder der im Kreislaufverdichter komprimierten, der Brennkammer zuzuleitenden Verbrennungsluft erforderlich ist, zum größten Teil dem Gastubinenkreislauf unter Steigenmg von Leistung und Wirkungsgrad der Gasturbinenanlage und unter Verringerung der Baugröße von Elementen der Gasturbinenanlage entnommen wird.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch geld daß bei der Gasturbinenanlage eine Wärmepumpe verwendet wird, bei der das vom Kältemittelkompressor kommende danmpfförmige Kältemittel in einem Wärmetauscher den kalten flüssigen Brennstoff und/oder die durch den Kreislaufverdichter komprimierte Vernbrennungsluft erwärmt und das den Wärmetauscher verlassende flüssige Kältemittel in einem Verdampfer die vom Kreislaufverdiolrt;er angesaugte Verbrennungsluft oder ein ledium (Kühlwasser) der Gasturbinenanlage kühlt.
• Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Gasturbinenanlage wird also die zu komprimierende Verbrennungsluft oder das Kühlmedium (Kühlwasser) der Gasturbinenanlage als Wärmequelle fttr die Wärmepumpe benutzt und die vom Kältemittelkompressor bewirkte, sonst unerwünschte Erwärmung des Kältemittels wird zum Erwärmen des filissigen oder gasförmigen Brennstoffes ausgenutzt und somit die zum Komprimieren des Kältemittels erforderliche Energie teilweise wieder zurückgewonnen.
• Durch die Erwärmung des flüssigen oder gasförmigen Erennstofes bzw. der der Brennkammer zuzuleitenden Verbrennungsluft und durch die gleichzeitige Kühlung der zu komprimierenden Verbrennungsluft oder des Kühlmediums der Gasturbinenanlage werden Leistung und Wirkungsgrad der Gasturbinenanlage erhöht und gegebenenfalls die Größe von Bauelementen der Gasturbinenanlage verringert.
• Die Erfindung ist auch mit Vorteil anwendbar für nicht zum Kreislauf von Gasturbinenanlagen gehörende Verdicht eranlagenm z.B. für Verdichteranlagen der chemischen Industrie, bei denen es vorteilhaft ist, die vom Verdichter komprimierte Luft bzw. die komprimierten Gase. für den anschließenden chemischen Prozeß zu erwärmen.
• Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• In der Zeichnung sind drei Schaltungen von Gasturbinenanlagen und eine Schaltung einer Verdichteranlage gemäß der Erfindung dargestellt, in denen mittels einer Wärmepumpe gemäß Fig. 1 bei einer Gasturbinenanlage der flüssige oder gasförmige Brennstoff erwärmt und die vom kreislaufvedichter angesaugte Verbrennungs luft gekühlt wird, Fig. 2 bei einer Gasturbinenanlage der Brennstoff erwärmt und ein Kühlmedium der Turbinenlage gekühlt wird, Fig. 3 bei einer Gasturbinenanlage die Verbrennungsluft vor Eintritt in den kreislaufvedichter gekühlt und nach der in ihm stattgefundenen Komprimierung erwärmt wird, Fig. 4 bei einer Verdiohteranlage das angesaugte gasförmige Medium gekWhlt und das komprimierte Medium erwärmt wird.
• Bei der Schaltung nach Fig. 1 treibt die Gasturbine 1 den Kreislaufverdichter 2 an, der Verbrennungsluft durch den Ansaugkanal 3 ansaugt und sie komprimiert durch die Leitung 4 zur Brennkammer 5 fördert, die durch die Brennstoffleitung 6 mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff, z. Bo Erdöl oder Erdgas, versorgt wird. Von der Brennkammer 5 strömen die Verbrennungsgase durch die Leitung 7 zur Gasturbine 1.
• Die bei der Gasturbinenanlage zur anwendung kommende Wärmepumpe weist einen KEltemittelkompressor 8 auf, der durch die Leitung 9 mit einen Wärmetauscher 10 verbunden ist, in dem der zur Brennkammer 5 strömende flüssige oder gasförmige Brennstoff durch die Verflüssigungswärme des komprimierten dampfförmigen Kältemittels, z.B. N H3, erwärmt wird. Das im Wärmetauscher 10 verflüssigte Kältemittel fließt durch die Leitung 11 zu dem im Ansaugkanal 3 angeordneten Verdampfer 12, wo das Kaltemittel die angesaugte Verbrennungsluft kühlt, die damit der Wärmepumpe als Wärmequelle dient. Das Kältemittel wird im Verdampfer 12 wieder dampfförmig und strömt durch die Leitung 13 wieder dem Kältmemittelkompressor zu.
• Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß der Verdampfer 12 anstelle der engesaugten Verbrennungsluft ein Kühlmittel, z.B. Kühlwasser, der Gasturbinenanlage kühlt, das durch die Bihlmittelleitung 14 zugeleitet bzw. abgeleitet wird.
• Bei der Schaltung nach Fig. 3 wird abweichend von der nach Fig. 1 im Warmetauscher 10 anstelle des Brennstoffes die durch den Verdichter 2 komprimierte Verbrennungsluft erwärmt.
• In der Schaltung nach Fig. 4 ist lediglich eine mit WNrmepumpe ausgerüstete Verdichteranlage dargestellt. Die vom Verdiclfter 2 komprimierte Luft oder die von ihr komprimierten Gase werden wie bei der Schaltung nach Fig. 3 im Verdampfer 10 erwärmt und strömen von dort einem Verbraucher, z. B. einer chemischen Anlage zu, wo komprimierte Gase erhöhter Temperatur benötigt werden.
• Durch die Kühlung der vom Verdichter 2 angesaugten Gase werden der Wirkungsgrad und die Leistung des Verdichters 2 erhöht.

Claims (2)

Patent anspruche

1. Gasturbinenanlagen mit Verwärmung des flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes undXoder der im Kreislaufverdichter komprimierten, der Brennkammer zuzuleitenden Verbrennungsluft und gegebenenfalls mit Kühlung der vom Kreislaufverdichter angesaugten Verbrennungsluft, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Wärmepumpe, bei der das vom Kältemittelkompressor (8) kommende dampförmige Kältemittel (z. B. N H3) in einem Wärmetauscher (10) den kalten flüssigen Brennstoff und/oder die- durch den Kreislaufverdichter (2) komprimierte Verbrennungsluft erwärmt und das den Wärmetauscher (io) verlassende flüssige Kältemittel in einem Verdampfer (12) die vom Kreislaufverdichter (2) azgeßaugte Verbrennungsluft oder ein Kühlmedium (z.B. Kühlwasser) der Gasturbinenanlage kühlt.

2. Verdichteranlage mit Kühlung der angesaugten und mit Erwärmung der komprimierten Luft oder Gase, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Wärmepumpe, bei der das vom Kältemittelkompressor (8) kommende dampfförmige Kältemittel in einem Wärmetauscher (10) das ilttrch den Verdickter (2) komprimierte gasförmige Medium erwärmt und das den Wärmetauscher (10) verlassende flüssige Kältemittel in einem Verdampfer (12) das vom Verdichter (2) angesaugte Medium kühlt.