DE2332699A1 - Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

• Gasurbinenaniage Die Erfindung bezieht sich auf eine (offene) Gasturbinenanlage mit Verdichteraggregat und in Primärverbrennungszone sowie Sekundärverbrennungszone unterteilter Brennkammer und mit Verbrennungsluftleitungssystem zwischen Verdi chteraggregat und Brennkammer, wobei das Verbrennungsluftleitungssystem zumindest einen W0rmetauscher aufweist, der wärmeseitig vom Gasturbinenabgas beaufschlagt ist.
• Bei (aus der Praxis) bekannten Gasturbinenanlagen der beschriebenen Gattung besitzt das Verbrennungsluftleitungssystem eine einzige Förderleitung. Die gesamte Verbrennungsluft wird gemeinsam über den Wärmetauscher oder die Wärmetauscher geführt und erst an der Brennkammer in Primärluft und Sekundärluft aufgeteilt. Das beeinflußt in bezug auf die thermodynamischen Zusammenhänge günstig die Brennkammertemperatur und damit den Wirkungsgrad Kraftstoff/Leistung, hat jedoch selbstverständlich auch hohe mmentemperaturen zur Folge. Die hohen Flammentemperaturen bringen jedoch eine störende Bildung von Stickoxiden mit sich. - Es besteht die allgemeine Aufgabe, auch bei Gasturbinenanlagen die Bildung von Stickoxiden zu reduzieren (Reinhaltung der Luft). Es ist bekannt, daß Gasturbinenanlagen, die ohne Verbrennungsluftvorwärmung arbeiten, in bezug auf die Bildung von Stickoxiden günstiger sind als Gasturbinenanlagen mit der beschriebenen Verbrennungsluftvorwärmung. Der Kraftstoffverbrauch liegt jedoch ungünstig hoch.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenanlage der beschriebenen Gattung so weiter auszubilden, daß ohne störende Beeinträchtigung des Wirkungsgrades aus Kraftstoff/Leistung die Bildung von Stickoxiden unterdrückt ist.
• Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit Verdichteraggregat und in Primärverbrennungszone sowie Sekundärverbrennungszone unterteilter Brennkammer und mit Verbrennungsluftleitungssystem zwischen Verdichteraggregat und Brennkammer, wobei das Verbrennungsluftleitungssystem zumindest einen Wärmetauscher aufweist, der wärmeseitig vom Gasturbinenabgas beaufschlagt ist. Die Erfindung besteht darin, daß das Verbrennungsluftleitungssystem eine Primärluftförderleitung und eine Sekundärluftförderleitung aufweist, wobei die Primärluftförderleitung in die Primärbrennzone, die Sekundärluftförderleitung in die Sekundärbrennzone eingeführt ist, und daß lediglich in der Sekundärluftförderleitung der Wärmetauscher angeordnet ist bzw. die Wärmetauscher angeordnet sind. - Mit anderen Worten wird bei einer erfindungsgemäßen Gasturbinenanlage nur die Sekundärverbrennungsluft vorgewärmt. Im allgemeinen wird man die Primärluftförderleitung sowie die Sekundärluftförderleitung an dem gleichen Verdichter anschließen.
• Da bei einer erfindungsgemäßen Gasturbinenanlage die Primärverbrennungsluft kälter ist als die Sekundärverbrennungsluft, ist die Flammentemperatur niedrig. Da aber die Sekundärverbrennungsluft vorgewärmt ist, kann nichtsdestoweniger der Brennkammer verhältnismäßig wenig Brennstoff zugeführt werden, (als ohne eine solche Vorwärmung erforderlich wäre). Es läßt sich ein sehr günstiger Kraftstoffverbrauch erreichen.
• Der Primärverbrennungsluftstrom kann kleiner, gleich oder größer sein als der Sekundärverbrennungsluftstrom, was von den speziellen Betriebsparametern abhängt und betriebsmäßig eingestellt wird. Die Flammentemperatur ist niedriger als bei der bekannten Ausführungsform, denn das optimale Druckverhältnis des Verdichteraggregates ist erfindungsgemäß niedriger und somit ist auch die Temperatur der Primärverbrennungsluft am Brennkammereintritt verhältnismäßig niedrig. Die Erfindung erreicht so nicht nur einen günstigen Brennstoffverbrauch, sondern auch einen niedrigen Ausstoß von Stickoxiden.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 eine erfindungsgemäße Gasturbinenanlage, Fig. 2 den Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1.
• Die in den Figuren dargestellte offene Gasturbinenanlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus dem Verdichter 1, der Brennkammer 2, der Verdichterturbine 3, der Arbeitsturbine 4 und dem Wärmetauscher 5. Die verdichtete Luft wird nach dem Verdichter 1 getrennt: in den Primärluftstrom, der über die Primärluftförderleitung 6 der Brennkammer 2 zugeführt wird, und dem Sekundärluftstrom, der in die Brennkammer 2 mit Hilfe der Sekundärluftförderleitung 7 gelangt. In der Sekundär-luftförderleitung 7 ist der Wärmetauscher 5 angeordnet, der mit heißem Gasturbinenabgas aus der Abgasleitung 8 beaufschlagt wird. Mit 9 ist die Brennstoffzufuhr angedeutet.
• Für die Erfindung ist es belanglos, ob der Verdichter 1 zwischengekühlt ist, oder ob eine Einwellenanlage vorliegt, bei der die Verdichterturbine 3 und die zrbeitsturbine 4 vereint sind. Der Wärmetauscher 5 kann als ein Rekuperator oder Regenerator ausgeführt sein. Die Erfindung schließt auch Ausführungen mit mehreren parallel angeordneten Wärmetauschern 5 und/oder mit mehreren parallel angeordneten Brennkammern 2 ein.
• Fig. 2 zeigt wie die Luftströme mit den Leitungen 6 und 7 der Brennkammer 2 zugeführt werden. Der Primärluftstrom gelangt in die Primärbrennzone 10 und der Sekundärluftstrom in die Sekundärbrennzone 11.
• Von der konstruktiven Ausführung hängt es ab, ob die Leitungen 6 und 7 als solche erkennbar sind. Sie können Teile des Gehäuses sein, das die Funktion der Zuführung des einen oder der beiden Ströme übernimmt.

Claims (2)

Ansprüche :

1. Gasturbinenanlage mit Verdichteraggregat und in Primärvertrennungszone sowie Sekundärverbrennungszone unterteilter Brennkammer und mit Verbrennungsluftleitungssystem zwischen Verdichter und Brennkammer, wobei das Verbrennungsluftleitungssystem zumindest einen Wärmetauscher aufweist, der wärmeseitig vom Gasturbinenabgas beaufschlagt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verbrennungsluftleitungssystem eine Primärluftförderleitung (6) und eine Sekundärluftförderleitung (7) aufweist, wobei die Primärluftförderleitung (6) in die Primärbrennzone (10), die Sekundärluftförderleitung (7) in die Sekundärbrennzone (11) eingeführt ist, und daß lediglich in der Sekundärluftförderleitung (7) der Wärmeaustauscher (5) angeordnet bzw. die Wärmeaustauscher (5) angeordnet sind.

2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluftförderleitung (6) und die Sekundärluftförderleitung (7) an das gleiche Verdichteraggregat (1) angeschlossen sind.

L e e r s e i t e