DE2906393A1

DE2906393A1 - Ventilanordnung zur nebenschlussschaltung einer brennkammer in einer gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE2906393A1
Application number: DE19792906393
Authority: DE
Inventors: Bert Johansson; Jan Wikner
Original assignee: Stal Laval Turbin AB
Current assignee: ABB Stal AB
Priority date: 1978-03-01
Filing date: 1979-02-20
Publication date: 1979-09-06
Also published as: GB2017219A; SE7802285L; DE2906393C2; SE410641B; CH634633A5; GB2017219B

Description

STAL-LAYAL Turbin AB Finspang/Schweden

Ventilanordnung zur Nebenschlußschaltung einer Brennkammer in

einer Gasturbinenanlage

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Nebenschlußschaltung einer Brennkammer in einer Gasturbinenanlage.

Bei einem Schnellstopp oder einer Schnellentlastung einer Gasturbine infolge eines Lastausfalles oder eines Defekts ist es üblich, die Brennstoffzufuhr einfach abzustellen. In jüngster Zeit ist jedoch vorgeschlagen worden, Wirbelbettbrennkainmern für Gasturbinen zu verwenden, wobei ein Schnellstopp nicht allein durch die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr erreicht werden.kann. Dieses beruht auf dem großen Energieinhalt des Wirbelbettes einerseits infolge des großen Volumens an heißen Druckgasen und andererseits infolge des großen Wärmeinhalts des Bettmaterials und eventuell nichtverbrannten Brennstoffs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung für eine Gasturbinenanlage der eingangs genannten Art zu entwickeint mit der eine Gasturbine auch dann schnell stillgesetzt oder wenigstens entlastet werden kann, wenn die Gasturbinenanlage beispielsweise mit einer Wirbelbettbrennkammer ausgerüstet ist.

9098^6/0603

2.2.1978 20 616 P

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Ventilanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1( vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die Ventilanordnung nach der Erfindung wird die Energieströmung von der Brennkammer gesperrt, und die Gasturbine wird durch die kalte Luft vom Kompressor schnell abgekühlt, während die Kompressorbelastung gleichzeitig ein schnelles Bremsen der Gasturbine bewirkt.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 das Grundprinzip einer Gasturbine, bei der die Ventilanordnung nach der Erfindung verwendet werden kann, Fig. 2 das Prinzip einer Ventilanordnung gemäß der Erfindung, Fig. 3

und 4 zwei verschiedene konstruktive Gestaltungen der Ventilanordnung gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Gasturbinenanlage mit einem Kompressor 1, einer Gasturbine 2 und zwei Brennkammern 3. Die Druckluft wird vom Kompressor zu je einem jede Brennkammer umgebenden Mantel 4 geleitet, und zwar durch ein äußeres Rohr 5, das ein inneres

909836/0603

2.2.1979 20 616 P

Rohr 6 umgibt, welches die heißen Gase von der Brennkammer zur Turbine leitet.

Wie eingangs ereähnt, muß Taei der Anwendung einer Wirbelbettbrennkammer die Möglichkeit bestehen, diese bei Störungen, wie beispielsweise einem Lastausfall oder einem Defekt, vollkommen von der Anlage zu trennen..Gleichzeitig muß die Kompressorluft direkt zur Gasturbine geleitet werden, einerseits damit der Kompressor nicht gebremst wird und andererseits, um die Turbine zu kühlen. Das Prinzip zur Erfüllung dieser Forderungen geht aus
Figur 2 hervor, wo die Absperrventile 7 und 8 in die Luft- beziehungsweise Gasleitung 5 beziehungsweise 6 eingesetzt sind,
und das Nebenwegventil 9 zwischen den beiden Leitungen 5 und 6 angeordnet ist.

Als Bedienung für diese Ventile gilt, daß die Ventile 7 und 8 nicht geschlossen werden dürfen, bevor das Nebenwegventil 9 geöffnet worden ist, damit ein heftiges Bremsen des Luftstromes vermieden wird. Um dies sicherzustellen, werden die Betätigungsorgane für die Ventile zweckmäßigerweise so koordiniert, daß das Ventil 9 öffnet, bevor man beginnt, die Ventile 7 und 8 zu schließen.

Ferner muß die Brennkammer nach dem Abstellen entlastet werden können, was mittels eines besonderen Ventils 10, ein sog. Dumperventil, geschehen kann, das eine Verbindung zum Schornstein oder zur Abgasleitung der Anlage herstellt. Bei einem Defekt
ist dies die einzige Möglichkeit. Handelt es sich dagegen nur

909836/0603

2.2.1979 20 616 P

um einen Lastausfall, so kann die Brennkammer langsam auf die Turbine entlastet werden, wenn nur die Luft- und Brennstoffzufuhr gesperrt ist. Hierbei kann man den Umstand ausnutzen, daß es bei den vorliegenden Abmessungen und Temperaturen auf jeden Fall schwierig ist, die Ventile 7 und 8 ganz dicht zu machen, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß sie in geschlossener Lage festklemmen. Man stellt diese Ventile daher mit einem gewissen Spiel her und sorgt dafür, daß das Ventil 8 stets ein größeres Spiel als das Ventil 7 hat. Hierdurch wird die Brennkammer langsam über das Ventil 8 entlastet, während die Luftzufuhr über das Ventil 7 vernachlässigbar klein wird.

Die konstruktive Ausbildung der Ventilkombination nach der Erfindung geht aus Figur 3 hervor, wo die Ventile in einem Gehäuse 11 an einer Abwinkelung der Koaxialleitung 5, 6 angebracht sind.

Die Ventile 7 und 8 sind vorzugsweise als doppelte Klappenventile ausgebildet, und wie aus Fig. 3 hervorgeht, verläuft die innere Gasleitung 6 in einer ununterbrochenen Biegung, während die Luftleitung 5 unterbrochen wird, so daß das Ventil 7 frei im Gehäuse 11 mündet.

Das Nebenwegventil 9 ist in einem kleinen zylindrischen Gehäuse angeordnet, das zwischen der Außenwand des Gehäuses 11 und einem inneren Mantel 13 angeordnet ist, der die Biegung der Leitung 6 umgibt. Die Ausführung des Ventils 9 und des Gehäuses 12 geht deutlicher aus Figur 4 hervor. Um die Abmessungen des Ventils 9 und somit des Gehäuses 11 klein zu halten, wird das Ventil 9 in mehrere Ventile aufgeteilt, wie es auch aus Figur 4 ersichtlich ist.

909836/0603 _

■*-

2.2.1979 20 616 P

Figur 4 zeigt, wie bereits erwähnt, eine etwas andere Ausführung der Ventilkombination, bei der das Gehäuse 11 im wesentlichen in einer Erweiterung des Luftrohres 5 besteht, um Platz für die Nebenwegventile 9 und das Luft ab sperrventil 7 zu schaffen.

Jedes Ventil 9 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse mit einer Öffnung 14 an der stromaufwärts gelegenen Seite des Luftstroms. Das Ventil selbst besteht aus einer Klappe 15, die in einer Zwischenwand 16 des Ventilgehäuses 12 befestigt ist.

Außer als Nebenwegventil bei einem Schnellstopp können eines oder mehrere der Ventile 9 auch als Regelventile dienen, um bei Teillast einen Teil der Luft vom Kompressor an der Brennkammer vorbeizuleiten und damit bei konstanter Drehzahl der Turbine die Luft zur Brennkammer im Verhältnis zu einer reduzierten Brennstoffmenge herabzusetzen. -

Figur 4 zeigt ferner Betätigungsorgane 17 und 18 für die Ventile.

909836/0603

Claims

Patentansprüche

Ventilanordnung zur Nebenschlußschaltung einer Brennkammer in einer Gasturbinenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß Ventile (7, 8) zum Absperren der Brennkammer von der Turbine (2) und dem Kompressor (1) vorhanden sind und daß ein Nebenventil (9) vorhanden ist, welches die Ausgangsseite des Kompressors direkt mit der Eingangsseite der Turbine verbindet.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Ventile (7, 8, 9) als Klappenventile ausgebildet sind.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Luftleitung (5) vom Kompressor (1) zur Brennkammer (3) die Gasleitung (6) von der Brennkammer zur Turbine (2) umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8) der Gasleitung innerhalb der Gasleitung angeordnet ist und daß die beiden anderen Ventile (7_$ 9) in einem die Leitungen umgebenden Gehäuse (11) angeordnet sind.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leitungen (5, 6) beim Passieren des Gehäuses (11)

909836/0603

2.2.1979 20 616 P

abgewinkelt sind und daß das Ventil (7) der Luftleitung (5) in einer Verlängerung des einen abgewinkelten Schenkels der Luftleitung angeordnet ist.
5. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Nebenwegventil (9) mindestens ein Klappenventil (15) enthält, das in einem entsprechenden zylindrischen Gehäuse (12) untergebracht ist, welches radial zwischen den Wänden der beiden Leitungen (5, 6) angebracht ist.
6. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Klappenventile (7, 8) in der Luft- und Gasleitung derart ausgebildet sind, daß sie in geschlossener Lage ein gewisses Spiel haben, wobei das Spiel des Ventils (8) der Gasleitung(6) größer ist als das Spiel des Ventils (7) der Luftleitung (5).

9098 3 6/0603