DE2440287C3 - Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage und Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage und Gasturbinenanlage zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage zur Lieferung von Druckluft
für chemische Verfahren, bei welchen heiße, expandierbare Gase als verwertbares Abfallprodukt zur Verfügung
stehen, wobei die heißen, expandierbaren Gase in einer Gasturbine entspannt werden, welche einen v>
wenigstens zweistufigen Luftverdichter antreibt, der die für das chemische Verfahren erforderliche Druckluft
liefert.
Es ist bereits ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungs-Gasturbine bekannt (DE-OS 21 49 886), v>
bei dem in die Brennkammer Abgase aus einem Oxidationsprozeß eingeleitet werden, wobei in einem
Luftverdichter komprimierte Luft als Sauerstoffquelle dient. Bei dem bekannten Verfahren muß also der
Gasturbine durch in die Brennkammer eingeführten Brennstoff zusätzliche Energie zugeführt werden, um
die für den Oxidationsprozeß bzw. die Verbrennung erforderliche Luftkomprimierung durchführen zu können.
Ein fictrieb der Gasturbine ohne die vorgeschaltete Brennkammer ist nicht vorgesehen und würde auch zur «
Aufrcchterhaltung des Oxidationsprozesses nicht ausreichen.
Weiter ist schon eine Gasturbinenanlage bekannt (DE-OS 15 26 897), bei der auf einer gemeinsamen
Hauptwelle an deren einem Ende eine Dampfturbine angeordnet ist, die zum Antrieb der Hauptwelle beträgt
und an deren anderem Ende eine Gasturbine angeordnet ist, die heißes, expandierbares Gas aus einer
Brennkammer für den Antrieb der Welle expandiert. Die Dampfturbine wird dabei ebenfalls von der
innerhalb der Brennkammer erzeugten Wärme betrieben. Von der Gasturbine und der Dampfturbine wird ein
Generator angetrieben. Auf der Hauptwelle skzt auch ein Kompressor, der die für die Brennkammer
erforderliche Druckluft verdichtet Der gemischte Antrieb des Generators durch eine Gasturbine und eine
Dampfturbine hat den Zweck, den thermischen Wirkungsgrad der Anlag ezu verbessern. Die bekannte
Anlage eignet sich jedoch nicht, das heiße, expandierbare Abgas eines chemischen Verfahrens zum Antrieb
einer Gasturbine zu verwenden weil es an der geeigneten Startvorrichtung mangelt.
Weiter ist schon bei einer Kältemaschine bekannt (US-PS 36 96 637), an beiden Enden einer nur durch
zwei Lager gehalterten Welle fliegend Turbinenrohren zu lagern und zwischen den beiden Lagern einen
Kompressor an der Hauptwelle vorzusehen. Bei dieser bekannten Vorrichtung liegt nicht das Problem vor,
heiße, expandierbare Abgase eines chemischen Prozesses nutzbringend zu verwerten.
Weiter ist es schore bekannt (Zeitschrift »Energie und
Technik«, Juli 1970, Seiten 238 bis 240), bei einer Gichtgasturbine zum Antreiben eines Hochofenwindgebläses
eine Anfahrdampfturbine bzw. bei einer Gasturbine mit Luftkompressor im Syr.thesegasprozeß der
Ammoniakgewinnung einen Anfahrmotor zu verwenden. Die Anfahrdampfturbine bzw. der Anfahrmotor
werden jedoch nur während der Inbetriebsetzung der Gasturbine kurzzeitig an diese angeschlossen und
anschließen während des normalen Betriebes nicht mehr verwendet, da die Gasturbine für den speziellen
Prozeß, in dem sie verwendet wird, ausgelegt ist
Das Ziel der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage der
eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem ohne das Erfordernis einer Brennstoffzufuhr in eine Brennkammer
nicht nur eine ausreichende Startleistung für das Ingangsetzen des chemischen Prozesses vorhanden
ist, sondern mit dem auch eine Gasturbinenanlage zur Lieferung von Druckluft für solche chemische Verfahren
betrieben werden kann, deren Abgaseenergie zum Betreiben der Gasturbinenanlage nicht ausreicht.
Zur Lösung sieht die Erfindung vor, daß die die Rotoren des Luftverdichters und der Gasturbine
tragende Welle durch eine ebenfalls auf der Welle befestigte Dampfturbine angedreht wird, welche bedarfsweise
auch zur Unterstützung der Gasturbine dient.
Auf einer einzigen Hauptwelle sind somit nicht nur die eine besonders hohe Leistung aufweisende Gasturbine
und der Mehrstufenverdichter angeordnet, sondern auch die Axial-Dampfturbine, welche beim Einschalten
des chemischen Prozesses eine ausreichende Startleistung für das Ingangsetzen des chemischen Prozesses
liefert und außerdem bei bestimmten chemischen Prozessen, wo die Abgasenergie nicht ausreicht, als
Hilfsantrieb verwendet werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen, daß in Produktionsbetrieben, in denen
derartige Gasturbinenanlagen verwendet werden, im allgemeinen Dampf als Energiequelle in ausreichender
Menge zur Verfugung steht, so daß erfindungsgemäö
mit einem oder weiteres zur Verfügung stehenden,
preiswerten Energieträger trotz des kompakten Aufbaus der Anlage ein einfacher Start und eine
unproblematische Zusatzenergielieferung möglich ist.
Im Gegensatz zu den bekannten Anfahrdampfturbinen, ·■> welche nur während eines Bruchteils des Betriebes
benutzt werden, erfolgt eine dauernde Ausnutzung der erfindungsgemäß vorgesehenen Dampfturbine bei einer
Fülle von einen Hilfsantrieb erfordernden chemischen Prozessen. in
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemä-Qen
Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß zwischen den Stufen des Luftverdichters eine Zwischenkühlung
erfolgt Weiter soll das aus der Gasturbine austretende Gas zweckmäßigerweise einer sekundären ι ->
Turbokompressoranordnung zugeführt werden, in der es in einer Niederdruck-Gasturbine weiter entspannt
wird, welcher einen zusätzlichen Gaskompressor für weitere Gase für das chemische Verfahren antreibt.
Eine bevorzugte Gasturbinenanlage zur Durchfüh- >n rung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist so ausgebildet,
daß auf einer nur durch zwei, beiderseits des mehrstufigen Luftverdichters angeordnete Laver gehaltenen
Welle an den aus den Lagern vorstehenden Enden einerseits eine von dem heißen, expandierbaren r.
Gas radial beaufschlagte Radial-Gasturbine mit einem Druckverhältnis von mehr als 5 :1 und einer Leistung
von wenigstens 1100 kW und andererseits eine axial durchströmte Dampfturbine fliegend gelagert sind.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise so anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Außenansicht einer Gasturbinenanlage,
Fig.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der
von F i g. 1 gezeigten Gasturbinenanlage, r>
Fig.3 ein vereinfachtes Blockdiagramm, der erfindungsgemäßen
Gasturbinenanlage innerhalb eines chemischen Verfahrens,
Fig.4 ein schematisches Blockdiagramm ähnlich
F i g. 3 mit zusätzlicher Darstellung der Steuerventile.
Nach Fi.7.1 ist bei einer Gasturbinenanlage zum
Einsatz in einem System für die chemische Verfahrenstechnik eine eine Welle aufweisende Luftkompressionsvorrichtung
10 über eine Grundplatte 12 mit einer sekundären Turbokompressoranordnung 11 verbunden. e>
Auf der Grundplatte 12 sind die Luftkompressionsvorrichtung 10 und die sekundäre Tu'bokompressoranordnung
U durch Rahmen 14 und 16 gehaltert, die mit ihren Grundflächen an der Grundplatte 12 befestigt
sind. In ähnlicher Weise ist ein (^vorratsbehälter 18 v>
zusammen mit Ölpumpe/ 20, einem ölsammler 22 und
einem Abscheider 24 am Ende der Grundplatte 12 hinter der Luftkompressionsvorrichtung 10 befestigt.
Am vorderen Ende der Grundplatte 12 ist ein Steuerpult 26 befestigt, das die verschiedenen zur Steuerung v,
dienenden Meßgeräte, Betätigungsschalter usw. trägt.
Nach Fig. 1 und 3 enthält die Luftkompressionsvorrichtung
10 eine Dampfturbine 28, die einstufig oder mehrstufig sein kann sowie einen zweistufigen Luftverdichter
30 und eine Hochdruck-Gasturbine 32. Die fen sekundäre Turbokompressoranordnung 11 enthält eine
Niederdruck-Gasturbine 34 und einen zusätzlichen Gaskompressor 36. Ein Zwischenkühler ist allgemein
bei 38 angedeutet.
In Fig. 2 ist die Luftkompressionsvorrichtung 10 mit 'r>
der Dampfturbine .28. dem zweistufigen Verdichter 30 und der Gasturbine Ii dargestellt.
Die einstufige Hochiertungs-Axial-Dampfwrbine 28
mit hohem Druckverhültnis weist eine Dampfeinlaßleitung
40 auf, durch die Dampf in das Turbinengehäuse 42 eintreten kann. Er wird axial durch Blätter 46 an einem
Turbinenläufer 48 expandiert Der expandierte Dampf wird durch den Turbinenauslaß 50 nach außen
abgegeben. Die Leistung der Dampfturbine reicht aus, daß die Luftkompressorvorrichtung 10 durch Dampfkraft
gestartet werden kann. Es kann auch eine mehrstufige Dampfturbine verwendet werden. Nachdem
die Luftkompressionsvorrichtung 10 in Betrieb gesetzt worden ist, erzeugt der chemische Prozeß im
allgemeimen selbst eine ausreichende Menge heißer Abgase, um die Gasturbine 32 anzutreiben. Die
Dampfturbine 28 kann jedoch weiter in Betrieb gehalten werden, wenn die Energieversorgung durch
die Abgase des chemischen Prozesses nicht ausreicht
Der Turbinenläufer 48 ist an einer Welle 52 angebracht, die auch die Hauptwelle für die Luftkompressionsvorrichtung
10 bildet
Der Verdichter 30 ist zweistufig. Die erste Stufe 31
weist einen Einlaß 54 auf, um Luft, die sich ungefähr auf Umgebungsdruck befindet, anzusagen und einer
Kompressor-Einlaßleitung 56 zuzuführen, wo ein verstellbares Leitschaufelgitter 58 angeordnet ist, um
die Lufteinlaßmenge variieren zu können. Da» Leitschaufelgitter 58 kann durch einen Steuerarm 60 von
einem Punkt außerhalb des Gehäuses betätigt werden. Die Luft wird durch sich drehende Verdichterschaufeln
62 eingesaugt und während der Abgabe in die Auslaßleitung 64 komprimiert, wonach die komprimierte
Luft nach außen in die ringförmige Auslaßkammer 66 zu dem Auslaß der ersten Stufe (in Fig.2 nicht
dargestellt) gelenkt wird. Die Verdichterschaufeln 62 sind an der gemeinsamen Welle 52 angebracht
Wenigstens eine der Stufen des zweistufigen Kompressors, insbesondere die erste Stufe, wird bei einem
Druckverhältni'j betrieben, das über 4 :1 liegt
Auf ähnliche Weise wird bei der zweiten Kompressorstufe 33 Luft, die sich über Umgebungsdruck
befindet, in einen Einlaß 68 der zweiten Stufe, eine Einlaßleitung 70 und durch Laufschaufeln 72 in eine
Auslaßleitung 74 zu einer ringförmigen Auslaßkammer 76 und durch einen Auslaß 78 der zweiten Stufe nach
außen geführt. Gemäß der Darstellung ist die zweite Stufe nicht mit variablen Schaufeln zur Durchführung
einer Steuerung versehen. Wieder sind die Laufschaufeln 72 der zweiten Stufe 33 des Verdichters an der
gemeinsamen Welle 52 angebracht.
Eine Gasturbine 32 ist an dem anderen Ende der gemeinsamen Welle 52 angeordnet. Sie weist ein
Gehäuse 80 mit einem Einlaß (in Fig. 2 nicht dargestellt) auf, um die heißen Abgase des chemischen
Prozesses aufzunehmen und das heiße Gas in ein?
ringförmige Einlaßkammer 82 einzuführen. Von der Einlajkdmmer 82 wird das heiße Gas durch eine radiale
Einlaßleitung 84 und sich drehende Schaufeln 86 expandiert. Das expandierte heiße Gas wird durch einen
Auslaß 88 der Gasturbine nach außen geführt Diese Gasturbine arbeitet mit radialer Einströmung und mit
sehr hohem Drucl'verhältnis, das über 5 : 1 liegt. Das
hohe Druckverhältnis ermöglicht die Verwendung einer Konstruktion, bei der nur eine minimale Anzahl von
Expansionsstufen erforderlich ist. Die Leistungskapazität
liegt in der Größenordnung von 1100 kW bis zu 15 000 kW.
In der Gesamtan /rdnung der Luftkompressionsvorrichtung
10 wird die gemeinsame Welle 52 nur durch zwei Lager 90 und 92 gehalten, die sich auf jeder Seiie
des mehrstufigen Verdichters 30 befinden. Die Gasturbine 32 und die Dampfturbine 28 sind auf der Welle 52 an
ihren gegenüberliegenden Enden fließend gelagert. Die Drehzahlen liegen im Bereich von 10 000 bis 20 000
Umdrehungen pro Minute, die erreichten Leistungen über 1100 kW.
Die Luftkompressionsvorrichtung 10 ist insbesondere
zur Anwendung beim Salpetersäureverfahren geeignet. Nach F i g. I sind alle Feile auf der Grundplatte 12 dort
befestigt, wo die Gasturbine in eine I lochdruckgasturbine
32 und eine N ederdruck-Gasturbine 34 aufgeteilt ist. um einen weiteren Verdichter, wie /. B. einen Verdichter
für .Stickstoffgas anzutreiben, w ie später erläutert wird.
Die in F i g. 3 aufgeführten Teile sind mit Bezugs/eichen bezeichnet, die denen der gleichen Elemente nach
den F i g. 1 und 2 entsprechen. Diese Vorrichtung kann auch bei anderen chemischen Verfahren eingesetzt
werden, wo/u beispielsweise folgende Pio/esse geiiören:
Kompressionssysteme für die Abgase einer Sprenggclatine-fabrik. Methanol-Fabriken oder andere
Hochleistungsanwendungsgebiete, bei denen komprimierte Luft erforderlich ist und als Nebenprodukt des
Prozesses heiße Abgase anfallen, die für die Wiedergewinnung von Leistung über Expansion geeignet sind.
Gemäß Fig. 3 enthält die Luftkompressionsvorrichtung
10 die Dampfturbine 28. die erste Verdichterstufe 31, die zweite Verdichterstufe 33. die den beiden Stufen
des Liiftkompressors 30 nach F i g. 1 entsprechen und
eine Hochdruck-Gasturbine 32. wobei alle diese Teile koaxial auf der einzigen, gemeinsamen Antriebswelle
angebracht sind. Nach einer bevorzugten Ausführung*·
form ist die Dampfturbine 28 eine Axialturbine, wobei
sie sowohl während des Startens der Luftkompressionsvorrichtung 10 als auch zur Lieferung von zusätzlicher
Hilfsleistung wahrend des weiteren Betriebs der Luftkompressionsvorrichtung 10 verwendet werden
kann. Der Turbine 28 wird der Dampf über den Einlaß 40 zugeführt. Er tritt aus der Turbine über den Auslaß 50
aus. Die zwei Stufen des radialen Turboverdichters 30. nämlich die erste Verdichterstufe 31 und die zweite
Verdichterstufe 33. werden direkt durch die einstufige, als Expansionseinheit dienende Hochdruck-Radialgasturbine
32 und auch durch die Dampfturbine 28 angetrieben. Die beiden Kompressorstufen 31 und 33
sind aneinander angeordnet, wobei sich die Hauptlager außerhalb einer jeden Stufe befinden. Zwischen den
Stufen ist ein Zwischenkühler 38 angeordnet. Die erste Hochdruckstufe 81 erhält Luft durch den Lufteinlaß 54
bei einer bestimmten, festgelegten Temperatur, und gibt diese Luft bei °iner viel höheren Temperatur an den
Zwischenkühler 38 weiter. So kann die Lufttemperatur an dem Einlaß 54 beispielsweise 30' C bei Atmosphärendruck
betragen, während die Temperatur der abgegebenen Luft an dem Auslaß 93 233" C bei einem absoluten
Druck von 4.dt cm2 beträgt Der Zwischenkühler 38 hat
den herkömmlichen Rohr- und Mantelaufbau, wobei das Gas durch die Röhren strömt, während das an dem
Eingang 39 angegebene Kühlwasser durch den Hauptmantel fließt und von dort über den Auslaß 41 austritt.
Nach dem Durchgang durch den Zwischenkühler 38 strömt die Luft an dem Einlaß 68 in die zweite
Verdichterstufe 33. wobei sie eine Temperatur von ungefähr il7"C und einen absoluten Druck von
4.20 kp/cm2 hat.
Die Luftströmung von der zweiten Verdichterstufe 33 passiert den Aus'aß 78. wobei die Luft einen absoluten
Druck in der Größenordnung von 8.75 kp/cm2 und eine TemDeratur von 23O=C hat. Die kompriTiiene Luft wird
dann zu einer Rcaktionskammer 94 geliefert, die einen Teil des verfahrenstechnischen Systems bildet, bei dem
die Luftkompressionsvorrichtiing 10 verwendet wird. Z. B. reagiert die komprimierte Luft in der Kammer 94
mit Ammoniak, insbesondere Ammoniakgas wobei die sich ergebenden ausströmenden Gase zu weiter hinten
liegenden Reaktionsstellen in dem chemischen Verfahren geliefert werden, die schematiscli durch den Block
96 angedeutet sind. Die Gasturbine 32 nutzt das durch
den Einlaß 81 eingeführte Prozeßabgas, das sich bei dem durch den Block 96 angedeuteten chemischen Verfahren
ergibt. Das Abgas kann einen absoluten Druck in der Größenordnung von 12,6 kp/cm2 und eine Temperatur
in der Größenordnung von 650"C bis 700°C haben.
Das Abgas kann in zwei Stufen expandiert werden, wobei, wie bereits angedeutet, nur die als erste Stufe
dienende Gasturbine 32 einen Teil der l.iiftkomprcs
Bei der Salpctcrsäurcanlage wird die sekundäre
Turbokompressoranordnung 11 dazu verwendet, die nitrosen Gase zu verarbeiten, die bei den Prozessen
erzeugt werden, die im Block 96 auftreten. Diese Gase müssen für die nachfolgende chemische Reaktion weiier
komprimiert werden. Die nitrosen Gase werden hierzu über eine Leitung 98 und einen Einlaß 100 dem
Gaskompressor 36 für die nitrosen Gase zugeführt. Das Gas h.' am Einlaß einen absoluten Druck von 7 kp/cm2
bei einer Temperatur von 60" C. während es am Auslaß
einen absoluten Druck von 14 kp/cm·' und eine Temperatur von !35"C hat. Der Gaskompressor 36 wird
durch eine Welle 102 angetrieben, die vollkommen unabhängig von der Welle 52 ist. Die Energie für die
Welle 102 wird jedoch durch die Niederdruck-Gasturbine 34 geliefert, die die Ausgangsleistung liefernden
Abgase von der Hochdruck-Gasturbine 32 empfängt. Die Niederdruck-Gasturbine 34 kann gemeinsam mit
dem Gaskompressor 36 als sekundäre Turbokompressoranordnung II mit einer Welle 102 angesehen
werden, die in bezug auf die Welle 52 frei ist. Das Gas am Einlaß 104 der Niederdruck-Gasturbine 34 hat einen
absoluten Druck in der Größenordnung von 2.25 kp/cm2 und eine Temperatur von 353' C. Die Abgase von dieser
Niederdruck-Gasturbine 34 werden bei einem absoluten Druck von ungefähr 1 kp/cm- und einer Temperatur von
260" C cem Auslaß 50 zugeführt. Zusätzliche Energie für
den Gaskompressor 36 kann dadurch erzeugt werden, daß ein bestimmter Anteil des Heißgases, das
üblicherweise der Hochdruck-Gasturbine 32 zugeführt wird, über eine Leitung direkt zu dem Einlaß 104 der
Niederdruck-Gasturbine 34 unter Einschaltur/ eines geeigneten Steuerventils umgeleitet wird.
Fig.4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das
dem in F i g. 3 gezeigten ähnelt, wobei jedoch noch die Steuerventil-Anordnung dargestellt ist. Bei der Steuerung
für die Dampfturbine 28 kann die Dampfeinlaßleitung 40 zu der Dampfturbine 28 entweder durch das
Hauptturbinenventil 112 oder durch ein Hilfsstartventil
114 verlaufen. Durch die Ventile 112und 114 werdender
Start und das Abstellen der Luftkompressionsvorrichtung 10 gesteuert. Im einzelnen werden während des
Startbetriebs die Einlaßventile 112 und 114 für die Dampfturbine geöffnet, damit von der Dampfturbine 28
eine ausreichende Energie erhalten wird, um einen entsprechenden Druck der komprimierten Luft über
den in Block 96 dargestellten ProzeB zu erhalten. Sobald
sich jedoch bei diesen chemischen Prozessen eine ausreichende Menge Abgas entwickelt hat. kann das
Hilfsstartveniil 114 geschlossen werden, und die
Dampfturbine wird bei Bedarf nur noch eingesetzt, um
hilfsweise Energie zu liefern. Ein Regler 116 ist mit
einem Drehzahl-Steuerventil über eine schematisch angedeutete Verbindung 118 verbunden, um die
Drehzahl der Turbine 28 zu regeln. Hin ähnlicher Regler 20 regelt die Drehzahl des Gaskompressors 36.
Die Lufttemperatur des komprimierten l.rft, die
durcii die Leitung 122 strömt, wird gesteuert, indem die
Wärmeabfuhr in dem Zwischenkühler 38 gesteuert wird. Dies wird im einzelnen dadurch erreicht, daß die
Lufttemperatur des Kompressors durcii nicht dargestellte Rihler festgestellt wird. Das Ausgangssignal des
Eühlers wird dazu verwendet, ein Steuerventil 124 für
die Wasserströmung in der Kühlwasserleiiiing einzustellen.
Weiterhin sind in dem Weg der Gasströmung zwischen den Kompressorstufen 31 und 33 ein als
/.wischenstufe dienendes Entlastung*- oder Auslaßventil
126 sowie eine Umgehungsleitung 128 und ein Sicherheitsventil i JÜ vorgesehen, die d;i/u dienen, cii'if-i'i
bestimmten Anteil der Gase um den Zwischenkühler 38 zu führen. I.in mehrstufiger Verdichter 30 zeigt an
bestimmten Betriebspunkten eine gewisse Instabilität, die durch eine fehlerhafte Anpassung zwischen den
vorderen und hinteren Stufen bei einer Drehzahl erzeugt wird, die bestimmten Bruchteilen der Nenndrehzahl
entspricht. Während sich die Stufen in den Einlaßbereiehen bei der Nenndrehzahl nahe bei ihrem
Optimum befinden, so ergibt sich bei einer geringeren Drehzahl ein ganz anderes Bild Wird die Drehzahl des
Kompressors kleiner als die Nenndrehzahl, so neigt der die vordere Stufe passierende Luftdurchsalz dazu, sich
linear mit der Drehzahl zu verringern, wobei jedoch die der zweiten Stufe zugeführte Ausgangsleistiingsdichte
mit dem ouadrat der Drehzahl sinkt. Da der Bereich der zweiten Stufe fixiert ist, muß dort die l.uftgeschwindigkeil
relativ zu der l.äuferdrehzahl ansteigen. Deshalb kann sich der Kompressor einem Drosselungszi;sand
nähern, bei dem die Geschwindigkeit nicht ansteigen kann, so daß das relative Geschwindigkeitsniveau an
dem Einlaß der ersten Stufe des Kompressors verringert wird. Dies bedeutet, daß Jie vordere Stufe
zum Blockieren bzw. Anhalten neigt, während sich die zweite Stufe einem ged-osselten Strömungszustand
nähert. Da dieser Zustand dadurch entsteht, daß der zweiten Stufe eine übermäßige Strömung zugeführt
wird, kann er wirkungsvoll eleminicrt werden, indem
das als Zwischenstufe dienende Entlastungsventil 126 gesteuert geöffnet wird.
Die Drehzahl der Kompressorstufen 31 und 33 wird gesteuert, indem die Zufuhr der als Arbeitsmittel
dienenden fluiden Medien (Dampf und Abgase) zu der Hochdruck Gasturbine 32 and /u der pamnfiiirhinp ?R
gedrosselt wird. Dies wird mittels des beschriebenen Ventils 112 sowie eines Ventils 132 in der Gasturbinen
zuleitung 134 erreicht. Ein IJmgchiings- oder Sicherheitsventil
136 in der Leitung 122. die von der zweiten Kompressorstufe 3} verläuft, dient dazu, eine Steuerfunktion
bei einem raschen Leistungsanstieg zu ermöglichen. Dies isl für den Startbetrieb des Systems
erforderlich. Im einzelnen bringt jede Tendenz zum unkontrollierten Ansteigen der Leitung an der zweiten
Stufe 33 des Kompressors es mit sich, daß sich das Sicherheitsventil 136 öffnet, wodurch der Ablaßdriick
und damit auch die Neigung zur l.eitungscrhöhung verringert v» ird.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage zur Lieferung von Druckluft für chemische
Verfahren, bei welchen heiße, expandierbare Gase als verwertbares Abfallprodukt zur Verfügung
stehen, wobei die heißen, expandierbaren Gase in einer Gasturbine entspannt werden, welche einen
wenigstens zweistufigen Luftverdichter antreibt, der die für das chemische Verfahren erforderliche to
Druckluft liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rotoren des Luftverdichters (30) und der
Gasturbine (32) tragende Welle (52) durch eine ebenfalls auf der Welle (52) befestigte Dampfturbine
(28) angedreht wird, welche bedarfsweise auch zur ti
Unterstützung der Gasturbine (32) dient.
2. Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den Stufen (31,33) des Luftverdichters (30) eine Zwischenkühlung erfolgt.
3. Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das aus der Gasturbine (32) austretende Gas einer sekundären Turbokompressoranordnung
(11) zugeführt wird, in der es in einer Niederdruck-Gasturbine (34) weiter entspannt wird,
welche einen zusätzlichen Gaskompressor (36) für weitere Gase für das chemische Verfahren antreibt
4. Gasturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch jo
gekennzeichnet, daß auf einer nur durch zwei, beiderseits des mehrstufigen Luftverdichters (30)
angeordnete Lager (90,92) gehalterten Welle (52) an den aus den Lagern {$0, 92) vorstehenden Enden
einerseits eine von dem iieiSen, expandierbaren Gas π
radial beaufschlagte Radial-C isturbine (32) mit einem Druckverhältnis von mehr als 5 :1 und einer
Leistung von wenigstens 1100 kW und andererseits eine axial durchströmte Dampfturbine (28) fliegend
gelagert sind.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |