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Gasturbinentriebwerk und Verfahren zu dessen Steuerung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinentriebwerk mit einer
Druck-Fließbett-Verbrennungsvorrichtung und insbesondere auf ein Steuersystem und
ein Verfahren zum Anlaufenlassen des Triebwerks.
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Gasturbinentriebwerke mit einer als Lastantrieb dienenden Freiflugturbine,
die von in einer Druck-Fließbett-Verbrennungs vorrichtung erzeugten Gasen getrieben
wirdt wobei die Verbrennung mit pulverisiertem Brennstoff erfolgt, sind beispielsweise
aus den US-PS'n 3 791 137, 3 924 402 und 4 028 883 bekannt.
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Bei solchen Gasturbinentriebwerken ist die Betriebssteuerung sehr
schwierig. Die Schwierigkeiten der Betriebssteuerung in Triebwerken kommerzieller
Größe gehenvor allem auf das große Volumen von erhitzter Druckluft und die große
Brennstoffmenge in der Fließbett-Brennvorrichtung und in Triebwerken, bei denen
der Brennstoff im Beisein von zerkleinertem Dolomit verbrannt wird, auf die Vielzahl
von Tonnen an erhitztem Dolomit zurück, wodurch das Triebwerk auf Lastanforderungsänderungen
nur schwerfällig anspricht.
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Im Anlaufbetrieb eines solchen Triebwerks muß dieses große Volumen
und die große Materialmenge zunächst relativ langsam in thermodynamisches Gleichgewicht
gebracht werden, bevor eine Last (z.B. ein elektrischer Generator) wirksam angetrieben
werden kann. So kann es beispielsweise 3 bis 4 Stunden dauern, bis die Fließbett-Verbrennungsvorrichtung
in den geeigneten Betriebszustand gebracht worden ist. Wenn eine Freiflugturbine
(free power turbine) im Unterschied zu dem Expander einer Gasturbinenmaschine als
Antrieb eines elektrischen Generators verwendet wird, kann eine plötzliche größere
Verminderung der elektrischen Generatorlast zu einer überhöhten Geschwindigkeit
und zur Beschädigung der Freiflugturbinen führen, da der Betrieb der Gasturbinenmaschine
und der Fließbett-Verbrennungsvorrichtung nicht so rasch geändert werden kann, um
an die Geschwindigkeits- und/oder Lastbedarfsänderungen an der Freiflugturbine angepasst
zu werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Gasturbinentriebwerk
mit einer Druck-Fließbett-Verbrennungsvorrichtung und einer Freiflugturbine zum
Antreiben einer Last ein Steuersystem zur Verfügung zu stellen, das rasch auf an
der Freiflugturbine wirksame Geschwindigkeits- und/oder Lastbedarfsänderungen ansprechen
kann, ohne den thermodynamischen Betrieb der Fließbett-Brennvorrichtung und der
Gasturbinenmaschine zu beeinträchtigen. Die im Steuersystem verwendeten Ventile
sollen dabei keinen sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sein, so daß keineSpezialventile
erforderlich sind. Außerdem gibt die Erfindung ein Anlauf-Steuerverfahren an, das
getrennte Anlauf- und Primärluftkompressoren überflüssig macht.
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Das erfindungsgemäße Gasturbinentriebwerk weist eine Druck-Fließbett-Brennvorrichtung
auf, in der pulverisierter Festbrennstoff, z. B. Kohle, im Beisein von zerkleinertem
Dolomit (Kalkstein) zur Entfernung von Schwefeldioxyd aus dem Brenngas
verbrannt
wird. Ein Wärmetauscher dient in der Fließbett-Brennvorrichtung zum Steuern der
Reaktionstemperatur auf einen Bereich von beispielsweise 70OOC bis 9000C unterhalb
der Schmelztemperatur der Brennstoffasche. Eine Luft-Kompressionsvorrichtung dient
zur Zufuhr komprimierter Luft über eine erste Leitungseinrichtung zum Wärmetauscher
und zur Fließbett-Brennvorrichtung in einem Verhältnis von etwa 2:1. Die der Fließbett-Brennvorrichtung
zugeführte komprimierte Luft dient zur Herstellung der Fließbettbedingungen und
zur Unterstützung der Verbrennung des Brennstoffs. Eine Gasturbinenmaschine weist
einen Expander als Antrieb für die Luft-Kompressionseinrichtung und eine Brennkammer
zur Erzeugung von Abgas für den Antrieb des Expanders während des Anlaufbetriebs
auf. Eine zweite Leitungseinrichtung dient zum Zumischen der Brenngase aus der Fließbett-Brennvorrichtung
zu den ggf. aus der Brennkammer der Gasturbinenmaschine abgeleiteten Brenngasen
und zur Übertragung des Gemisches in den Expander. Eine Freiflugturbine treibt eine
Last, z. B. einen elektrischen Generator, und eine dritte Leitungseinrichtung ist
zur Leitung der Abgase aus dem Expander zum Antrieb der Fr ei flugturbine vorgesehen.
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Das erfindungsgemäße Steuersystem weist in der ersten Leitungseinrichtung
ein erstes Ventil zur unabhängigen Steuerung des Druckluftstroms in den Wärmetauscher
ünd in das Fließbett auf.
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Eine ventilgesteuerte Beipaß-Leitungseinrichtung leitet die Abgase
aus dem Expander während des Anlaufbetriebs um die Freiflugturbine herum und steuert
die Freiflugturbine in Abhängigkeit von dem an letzterer anstehenden Lastbedarf,
ohne das' thermodynamische Gleichgewicht der Fließbett-Brennvorrichtung und der
Gasturbinenmaschine zu stören. Auch die Ventile gesteuerte Beipaß-Leitungseinrichtung
dient zur Verhinderung einer schädlichen überhöhten Drehzahl der Freiflugturbine
bei einer plötzlichen und beträchtlichen Verminderung der an ihr hängenden Last.
In der dritten Leitungseinrichtung kann
ein drittes Ventil zur
Steuerung des Abgasstroms in die Freiflugturbine vorgesehen werden; dieses dritte
Ventil gewährleistet auch im Falle eines plötzlichen Lastverlusts an der Freiflugturbine
und im Zusammenwirken mit der ventilgesteuersten Beipaß-Leitungseinrichtung, daß
keine Gase durch die Freiflugturbine strömen und daß deren Drehbewegung unterbrochen
wird.
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Das erfindungsgemäße Anlaufverfahren umfaßt die folgenden Schritte:
Zunächst ist zum Anfahren erforderlich, daß die Gasturbinenmaschine von einem unabhängigen
Drehantrieb ähnlich der herkömmlichen Gasturbinenpraxis angetrieben und der der
Brennzone der Maschine zugeführte Brennstoff gezündet wird, so daß Druckluft vom
Druckluftgenerator erzeugt wird.
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Gleichzeitig wird verhindert, daß Druckluft zur Fließbett-Brennvorrichtung
und zum Wärmetauscher strömt. Nachdem die Gasturbinenmaschine Eigenbetrieb erreicht
hat, wird der unabhängige Drehantrieb angehalten. Ein Teil der Druckluft wird erhitzt
und in die Fließbett-Brennvorrichtung geleitet, während ein Teil die Brennstoffverbrennung
in der Turbinen-Brennkammer unterstützt. Die erhitzte Druckluft wird in die Fließbett-Brennvorrichtung
geleitet, und sobald das Volumen, die Temperatur und der Druck dieser Luft zur Aufrechterhaltung
und Zündung des Brennvorgangs ausreichende Werte erreicht hat, werden pulverisierter
Brennstoff und Dolomit in die Fließbett-Brennvorrichtung geleitet und der Brennstoff
gezündet.
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Innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs in der Fließbett-Brennvorrichtung
wird komprimierte Luft in zunehmenden Mengen in den Wärmetauscher eingeleitet. Die
Abgase werden in einen Beipaß zur Freiflugturbine geleitet. Innerhalb eines zweiten
vorgegebenen Temperaturbereichs oberhalb des ersten Temperaturbereichs in der Fließbett-Brennvorrichtung
werden die Vorheizung der Druckluft und die Zündung der Gasturbinen-Brennkammer
unterbrochen, und auch die Umleitung der Gase um die Freiflugturbine wird beendet,
und die Gase werden danach
zum Antreiben der Freiflugturbine und
damit einer Last der Freiflugturbine zugeleitet.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert,
in der das erfindungsgemäße Steuersystem schematisch gezeigt ist.
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In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Gasturbinentriebwerk
mit einer Druck-Fließbett-Brennvorrichtung (im folgenden überwiegend als "Triebwerk"
bezeichnet) und einem diesem zugeordneten Steuersystem.
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Zum Triebwerk 10 und zum Steuersystem gehört eine Druck-Fließbett-Brennvorrichtung
12, welche über eine Versorgungseinrichtung, z. B. Leitungen 14 und 16 mit einer
Quelle von pulverförmigem festen Brennstoff 18 und Schwefeldioxyd-absorbierendem
Material 20, z.,B. Kohle bzw. zerkleinertem Dolomit, verbunden ist. Die Verbrennungsgase,
welche durch Verbrennung des Brennstoffs in der Fließbett-Brennvorrichtung 12 erzeugt
werden, werden aus der Verbrennungsvorrichtung 12 über eine Rohrleitung 22 zu Separatoren
24 und 26, z. B. Zyklonenabscheidern für zweistufige Trennung und über ein Leitungsrohr
28 zum Expander 30 einer Gasturbinenmaschine 32 geleitet. Die Druck-Fließbett-Brennvorrichtung
12 ist mit einem Luft-Kühlsystem zur Steuerung der Reaktionstemperatur im Fließbett
34 auf einen Bereich zwischen etwa 700 und 9250C versehen.
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Das Luft-Kühlsystem weist einen Wärmetauscher 36 eines geeigneten
Typs im Fließbett 34 auf, der über Rohrleitungen 38 und 40 zur Aufnahme von Druckluft
mit einem Luftkompressor 42 verbunden ist. Der Wärmetauscher 36 ist außerdem über
ein Auslaßrohr 44 mit einem Rohr 28 derart verbunden, daß erhitzte komprimierte
Luft mit den durCh die Rohrleitung 28 strömenden gereinigten Verbrennungsgasen aus
der Fließbett-Brennvorrichtung 12 gemischt werden.
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Die Fließbett-Brennvorrichtung 12 ist über eine Rohrleitung 38 mit
dem Kompressor 42 verbunden, um einen Teil der von diesem abgegebenen Druckluft
aufzunehmen. Diese in die Fließbett-Brennvorrichtung 12 eingeführte Druckluft wird
durch geeignete Verteilungsmittel, z. B. eine Verteilersiebplatte 46 in das Fließbett
34 verteilt. Die Druckluft dient zum Aufrechterhalten des Brennstoffs und anderen
Teilchen m.aterials z.B.
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Dolomit, in einem suspendierten Wirbelstromzustand und zur Sauerstoffzufuhr
für die Unterstützung der Verbrennung des Brennstoffs.
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Der Luftkompressor 42 wird vom Expander 30 der Gasturbinenmaschine
32 angetrieben und kann Bestandteil der Gasturbinenanlage oder als getrennte Einheit,
getrieben von dem Expander 30,angeordnet sein. Die Brennkammer oder Verbrennungsvorrichtung
48 kann ebenfalls als integraler Bestandteil oder getrennt von der Gasturbinenanlage
vorgesehen sein Die Verbrennungsvorrichtung erhält Druckluft vom Kompressor 42 über
eine Anschlußleitung 50 und Brennstoff von einer geeigneten Quelle zur Erzeugung
von Brenngasen, die über eine Ableitung 52 dem Gas in der Leitung 28 beigemischt
werden. Komprimierte Luft strömt, gesteuert durch ein Ventil 51, durch die Leitung
52. Das Verbrennungsgas aus der Verbrennungsvorrichtung 48 dient allein oder zusammen
mit dem Verbrennungsgas aus der Leitung 28 und erhitzter Druckluft zum Antreiben
des Expanders 3g.
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Das Abgas aus dem Expander 30 wird über einen Durchlaß oder ein Leitungsrohr
54 einer Freiflugturbine (free power turbine) 56 zugeführt. Die Freiflugturbine
treibt eine Last, z. B. einen elektrischen Generator 58. Das Abgas aus der Freiflugturbine
56 wird über eine Abgasleitung 60 einem Dampf- und Energieerzeugungssystem 61-zageführt.
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Das Dampf- und Energieerzeugungssystem 61 weist einen Abgaskessel
62 auf, der Abgas aus der Freiflugturbine 56 aufnimmt
und das Gas
in einer indirekten Wärmetauschbeziehung mit Wasser aus der Speiseleitung 64 zum
Umwandeln des Wassers in Dampf durchläßt. Eine Dampfturbine 66 treibt einen elektrischen
Generator 68 und nimmt über eine Auslaßleitung 70 Dampf auf. Der abströmende Dampf
aus der Dampfturbine 66 wird zu einem Dampfkondensator 72 übertragen, in welchem
er wie-.
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der in Wasser umgesetzt wird, das über eine Rohrleitung 74 zur Rezirkulation
zum Abgaskessel 62 abgegeben wird. Das Wasser aus dem Kondensator 72 und aufbereitetes
Wasser werden zu einem Speisewassererhitzer 76 und von dort über die Speiseleitung
64 zum Abgaskessel 62 geleitet.
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Das erfindungsgemäße Steuersystem weist einige ventilgesteuerte Beipaßrohre
oder -leitungen auf, welche die Triebwerkanlage in Betrieb setzen und eine rasche
Anpassung der Freiflugturbine 56 auf Änderungen des Lastbedarfs am elektrischen
Generator 58 ermöglichen sowie die Freiflugturbine 56 gegen Überdrehzahl bei plötzlichem
Verlust der Lastanforderung an den elektrischen Generator 58 schützen.
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Das Steuersystem weist im einzelnen eine Beipaßleitung 78 auf, welche
die Druckluft zum Wärmetauscher 36 übertragende Leitung 40 mit der Auslaßleitung
44 verbindet, um dadurch einen Beiweg um den Wärmetauscher 36 zu schaffen. Ein Ventil
80 ist in der Beipaßleitung 78 angeordnet und steuert den Durchfluß durch diese
Leitung, während ein Ventil 82, das in der Leitung 40 angeordnet ist, den Druckluftstrom
durch diese Leitung steuert. Die Ventile 80 und 82 sind derart einstellbar, daß
sie die Druckluft vollständig um den Wärmetauscher 36 herumführen können, wie dies
während eines Teils der Anlaßperiode der Fall ist, oder die Strömungen entsprechend
der Temperatur des Fließbetts 34 zur Aufrechterhaltung der Bettemperatur innerhalb
des gewünschten Temperaturbereichs zwischen 700 und 9250C während des Betriebs ändern.
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Die Ventile 80 und 82 dienen auch gemeinsam zur Aufrechterhaltung
der Strömungsgeschwindigkeit des Wirbelluftstroms im Fließbett 34 bei einem konstanten
Istwert. Diese zuletzt genannte Funktion wird dadurch erfüllt, daß die Luft-Strömungsgeschwindigkeit
in der Leitung 40 abströmseitig vom Ventil 82, z. B. bei 35, gemessen wird und dieser
Messwert mit der Luftgeschwindigkeit im Fließbett in Beziehung gesetzt wird, indem
die Temperatur und der Druck im Fließbett als Funktion der Geschwindigkeit gemessen
werden.
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Eine zweite Beipaßleitung 84 im Kühlluftsystem dient zur Umleitung
der Druckluft, die von dem Luftkompressor 42 in die Rohrleitung 38 abgegeben wird.
Eine geeignete Heizvorrichtung 86 ist in der Beipaßleitung 84 angeordnet und erhitzt
die komprimierte Luft vor deren Zuführung zur Fließbett-Brennvorrichtung 12. Die
Heizvorrichtung 86 kann beliebiger Bauart zur Erhitzung von Druckluft sein und kann
beispielsweise als Brennstoff-Verbrennungsvorrichtung ausgebildet sein. Zur Steuerung
der Druckluftströmung durch die Beipaßleitung 84 und die Leitung 38 sind Ventile
88 und 90 in den zugehörigen Leitungen 84 bzw. 38 vorgesehen.
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Eine andere Beipaßleitung 92 ist an einem Ende mit der Leitung 54
und am entgegengesetzten Ende mit der Abgasleitung 60 verbunden und Dildet für die
Abgase aus dem Expander 30 eine Umgehung um die Freiflugturbine 56. Ein Ventil 94,
das in Abhängigkeit von einem durch einen Drehzahlschalter oder eine andere geeignete
Last-Messvorrichtung 96 wirksam ist, ist zur Steuerung des Durchflusses in der Beipaßleitung
92 angeordnet.
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Bei Betrieb unter im wesentlichen konstanter Last an der Freiflugturbine
56 befindet sich das Ventil 94 in der Schließstellung. Im Anlaufbetrieb der Triebwerksanlage
10 ist das Ventil 94 dagegen vollständig offen. Ferner dient das Ventil 94 zur Anpassung
des von der Freiflugturbine 96 entwickelten Drehmoments auf wesentliche Änderungen
der Lastanforderungen am
Generator 58 und damit an der Freiflugturbine.
Im Falle eines plötzlichen Lastabfalls öffnet das Ventil 94, um das Druckgefälle
an der Freiflugturbine 56 im wesentlichen auf 0 zu bringen und dadurch zu verhindern,
daß die Freiflugturbine 56 überdreht und dadurch beschädigt werden kann. Dieser
Beipaß 92 und das Ventil 94 ergeben eine rasche und genaue Steuerung der Freiflugturbinen-Ausgangsleistung
ohne Störung des thermodynamischen Gleichgewichts der FlieAbett-Verbrennungsvorrichtung
12. Zum weiteren Schutz der Freiflugturbine 56 ist vorzugsweise ein Ventil 98 in
der Leitung 54 eingebaut.
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Das Ventil 98 ist normalerweise geöffnet und dient zum Sperren des
Gasstroms zur Freiflugturbine 56, sofern ein plötzlicher Lastabfall an der Freiflugturbine
auftritt. Dieser plötzliche Lastbedarfsverlust kann dann entstehen, wenn eine elektrische
Störung im Generator 58, eine Schaltung-sunterbrechung oder eine Kupplungsunterbrechung
zwischen der Freiflugturbine 56 und dem Generator 58 auftritt, der von der Freiflugturbine
getrieben ist. Diese Ventilvorrichtung 98 kann irgendeine geeignete Ausführung annehmen;
so beispielsweise eine Gruppe von ungekrümmten Schaufeln oder Lamellen im Eingangsring
der Freiflugturbine, die bei einer normalerweise offenen Position mit der Richtung
der Gasströmung ausgerichtet angeordnet sind und durch ein geeignetes Hebelsystem
und eine Ringanordnung soweit gedreht werden, daß sie eine im wesentlichen rechtwinklige
OrientierunZ bezüglich der Richtung des Gasstroms erhalten und eine völlig geschlossene
Stellung einnehmen£ eine Gruppe von Tris- oder Guillotine-Platten kann derart angeordnet
und betätigt werden, daß sie ein Ringventil bilden; oder bei neueren Leistungsturbinenausführungen
können die Statorschaufeln der ersten Stufe drehbar gemacht und in eine Schließstellung
gedreht werden, um den Abgasstrom zu sperren.
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Es ist erwünscht, daß die Ventilvorrichtung 98 im Steuersystem
vorgesehen
ist und mit dem Ventil 94 in der Beipaßleitung 92 zusammenwirkt, denn es wurde gefunden,
daß in einigen Situationen nicht genügend Abgas über die Leitung 92 umgeleitet werden
kann, um die Energieabgabe der Freiflugturbine 56 auf 0 zurückzustellen und ein
Überdrehen der Freiflugturbine zu vermeiden. Die Ventilvorrichtung 98 ist ähnlich
dem Ventil 94 so angeschlossen, daß sie auf die Last-Meßeinrichtung 96 anspricht
und schließt, wenn das Ventil 94 öffnet. Die Ventilvorrichtung 98 bewirkt in einer
Schließstellung und in Verbindunq mit dem geschlossenen Ventil 94 auch, daß der
Rückdruck bzw. Staudruck auf die Gasturbinenmaschine 32 aufrechterhalten wird und
verhindert dadurch deren Überdrehzahl.
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Anlauf Der Anlauf des Triebwerks wird dadurch erreicht, daß zuerst
die Ventil'e 80, 82, 88, 90 und 98 geschlossen und die Ventile 51 und 94 geöffnet
werden. Bei dieser Lage der genannten Ventile wird der Druck luftstrom zur Fließbett-Brennvorrichtung
12 unterbrochen und die Beipaß leitung 92 geöffnet, so daß Abgas vom Expander 30
nicht in die Freiflugturbine 56 einströmen kann. Bei geöffnetem Ventil 51 wird ein
geeigneter Startermechanismus 100, z.B. ein Innenverbrennungsmotor betätigt und
treibt den Luftkompressor 42 an. Die gesamte, vom Luftkompressor 42 erzeugte Druckluft
strömt durch den Durchlaß 50 in die Verbrennungsvorrichtung 48, wo Treibstoff injiziert
und zur Erzeugung von Verbrennungsgas gezündet wird. Dieses Verbrennungsgas wird
über den Durchlaß 52 zur Leitung 28 und von dort zum Expander 30 zu dessen Antrieb
geleitet. Ein Rückschlagventil 102 oder eine andere Absperrvorrichtung in der Leitung
28 verhindert, daß Verbrennungsgas in Richtung der Fließbett-Brennvorrichtung 12
strömt. Das Abgas aus dem Expander 30 wird zu dem Dampf- und Energieerzeugungssystem
61 über die Leitung 54, die Beipaßleitung 92 und die Abgasleitung 60 geleitet. Ein
Rückschlagventil 104 verhindert einen Rückstrom von Abgas in der Abgasleitung 60.
Sobald der Expander 30 angetrieben ist, wird die Selbststartervorrichtung 100 ausgeschaltet
und die Riiinnungsvorrichtung 48 derart betätigt, daß die Gasturbinenmaschine geheizt
wird. Wenn sich die Gasturbinenmaschine 32 betriebsmäßig stabilisiert hat, wird
das Ventil 88 in der Beipaßleitung 84 geöffnet und läßt Druckluft zur Heizvorrichtung
86 durch, wobei ein Teil der Druckluft die Verbrennungdzs Brennstoffs unterstützt.
Das Gemisch aus Verbrennungsgas und erhitzter komprimierter Luft fließt über die
Leitung 38 in die Fließbett-Verbrennungsvorrichtung 12. Nachdem die erhitzte Druckluft
und das Verbrennungsgas in der -Fließbett-Verbrennungsvorrichtung
12
nach Volumen und Druck ausreichen, um den Brennstoff und das Teilchenmaterial im
Fluidisierungszustand zu halten, werden Brennstoff und Teilchenmaterial über die
Leitungen 14 und 16 in die Fließbett-Verbrennungsvorrichtung 12 eingeleitet. Das
Gemisch aus heißen Verbrennungsgasen und komprimierter Luft liefert auch die Wärme
und den Sauerstoff zum Zünden des Brennstoffs im Fließbett 34. Wenn die Fließbettemperatur
auf einen Wert zwischen etwa 7500C und 8000C, gemessen von einer Temperaturmeß-
und Signalgabevorrichtung 106, wird das Ventil 82 zunehmend geöffnet und läßt Druckluft
über die Leitung 40 in den Wärmetauscher 36 strömen. Durch graduelle Erhöhung des
Druckluftstroms in und durch den Wärmetauscher 36 wird ein übermäßiger Wärmeschock
am Wärmetauscher verhindert, wenn die relativ kalte Druckluft durch den'Wärmetauscher
zu strömen beginnt. Wenn das Fließbett 34 eine Temperatur innerhalb des Bereichs
zwischen etwa 870 0C und etwa 9250C erreicht hat, öffnet das Ventil 80, so daß die
den Wärmetauscher 36 durchströmende Druckluftmenge zur Aufrechterhaltung des Fließbetts
34 bei der gewünschten Temperatur im Bereich von etwa 870 0C und etwa 925 0C gesteuert
werden kann, wobei der Durchfluß durch den Wärmetauscher und die Beipaßleitung 78
variiert wird. Die Ventile 80 und 82 wirken in der Weise zusammen, daß bei Bewegung
des einen Ventils in eine Schließstellung das andere Ventile in eine Offenstellung
bewegt wird, wodurch der Luftstrom aufgeteilt wird, damit die obengenannte Fließbettemperatur
erhalten bleiben kann. Diese Ventile wirken auch im Sinne einer Aufrechterhaltung
einer konstanten Wirbelluftgeschwindigkeit zusammen. Das im Fließbett 34 erzeugte
Gas wird über die Leitungen 22 und 28 in den Expander 30 der Gasturbinenmaschine
32 geleitet. Das Abgas aus dem Expander 30 umgeht zu diesem Zeitpunkt über die Beipaßleitung
92 die Freiflugturbine 56. Wenn das Fließbett 34 eine Temperatur im Bereich von
etwa 750 bis etwa 8000C und
die Gasturbine 32 den synchronisierten
Freilaufpunkt erreicht hat, wird das Ventil 88 geschlossen und die Brennstoffzufuhr
zur Heizvorrichtung 86 unterbrochen. Im wesentlichen gleichzeitig mit dem Schließen
des Ventils 88 wird das Ventil 90 geöffnet, so daß jetzt der Druckluftstrom direkt
zur Fließbett-Verbrennungsvorrichtung 12 gelangt, in der das Fließbett sein thermodynamisches
Gleichgewicht erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt wird das Beipaßventil 94 geschlossen
und das Ventil 98 geöffnet, um das Abgas aus dem Expander 30 in die Freiflugturbine
56 zu leiten und dadurch letztere-anzutreiben. Ebenfalls zu diesem Zeitpunkt wird
das Ventil 51 geschlossen und die Brennstoffzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 48
unterbrochen, so daß der Expander 30 nur noch von einem Gemisch aus Verbrennungsgas
und erhitzter Druckluft, das dem Expander über die Leitungen 28 und 44 zugeführt
wird, getrieben wird. Die Triebwerkanlage 1<> ist jetzt bei vollem Lastbedarf
des Generators 58 in Betrieb, wobei die Ventile 94 und 98 den Durchfluß durch den
Durchlaß 54 und die Beipaßleitung 92-wandern, um Schwankungen im Lastbedarf zu kompensieren,
wobei sie bei plötzlichem Lastabfall öffnen bzw. schließen, um eine Uberdrehzahl
an- der Freiflugturbine 56 und am Expander 30 zu verhindern.
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Nach den vorstehenden Erläuterungen stellt die Erfindung ein Steuersystem
für ein Gasturbinentriebwerk mit einer Fließbett-Verbrennungsvorrichtung zur -Verfügung,
das einen verbesserten und vereinfachten Anlaß- bzw. Startbetrieb, die Anpassung
an Änderungen des Lastbedarfs ohne Stöhrung des thermodynamischen Gleichgewichts
der- Fiießbett--Verbrennungsvorrichtung und Schutz der Freiflugturbine gegen Überdrehzahl
im Falle eines plötzlichen und beträchtlichen Abfalls des Lastbedarfs bewirkt. Die
Ventile- des Steuersystems steuern die Gasströme an solchen Stellen, an denen die
Gase retativ niedrige Temperaturen haben, so daß die Ventile keiner besonderen baulichen
Aufwand erfordern.