DE324538C

DE324538C - Turbine system operated by means of a mixture of combustion gas and water vapor

Info

Publication number: DE324538C
Application number: DE1918324538D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1918-08-02
Filing date: 1918-08-02
Publication date: 1920-09-29

Description

Mittels eines Gemisches von Verbrennungsgas und Wasserdampf betriebene Turbinenanlage. Die Erfindung betrifft eine mittels eines Genisches von Verbrennungsgas und Wasserdampf betriebene Turbinenanlage, bei welcher werigstens ein Teil der Erzeugungswärme des überhitzten Dampfes durch eine besondere V ärnequelle zugeführt wird.Operated by means of a mixture of combustion gas and water vapor Turbine system. The invention relates to a combustion gas by means of a mixture and steam powered turbine system, in which at least part of the heat generated of the superheated steam is supplied by a special source of energy.

Turbinenanlagen, bei welchen als Treibmittel ein Gemisch aus Verbrennungsgas und Wasserdampf verwendet wird, sind bereits bekannt. Bei den meisten dieser Anlagen wird der beigemischte Wasserdampf aus der Gesamtabwärme der Turbine erzeugt. Um einen besseren Gesamtwirkungsgrad zu erreichen, ist auch schon vorgeschlagen worden, mit den Verbrennunigsgasen Wasserdanpf in solcher Menge und von solchem Wärmeinhalt zu mischen, daß dessen Gesamtwärmeinhalt größer ist als die Giesamtabwärme des Treibmittels vor und nach der Arbeitsleistung.Turbine systems in which a mixture of combustion gas is used as the propellant and steam is used are already known. Most of these systems the added steam is generated from the total waste heat from the turbine. Around to achieve a better overall efficiency has also been proposed, with the combustion gases water vapor in such quantity and with such heat content to mix so that its total heat content is greater than the total waste heat of the propellant before and after work.

In einer nach vorliegender Erfindung arbeitenden Turbinenanlage wird den Verbrennungsgasen überhitzter Wasserdampf in einer noch größeren Menge, als es bisher mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad möglich war, beigemischt, und zwar sollen wenigstens 5o Gewichtsteile Wasserdampf auf Ioo Gewichtsteile Verbrennungsgase entfallen, und es wird die Expansion des Treibmittelgeinisches unter Anwendung einer Kondensationseinrichtung bis auf ein hohes Vakuum getrieben.In a turbine system operating according to the present invention steam superheated by combustion gases in an even greater amount than it was previously possible with regard to the efficiency, mixed in, namely should be at least 50 parts by weight of water vapor per 100 parts by weight of combustion gases omitted, and it is the expansion of the propellant mixture using a Condensation device driven up to a high vacuum.

Die Expansion eines Treibmittels ins Vakuum ist an sich auch bei Gasturbinen zwar schon bekannt. Man hat aber gerade bei denjenigen Turbinen, welche mit einem Gemisch von Verbrennungsgas und Wasserdampf arbeiten, bis anhin davon abgesehen, ins Vakuum expandieren zu lassen. Der Grund hierfür war der, daß bei dem gewöhnlich zur Erzeugung der Verbrennungsgase verwendeten Luftüberschuß und bei dem bisher angewendeten mäßigen Gewichtsverhältnis von Wasserdampf zu Verbrennungsgas ein unverhältnismäßig großer Verdichter zur Absaugung des Treibmittels aus der Turbine nötig gewesen wäre, der, verglichen fnit der Gesamtleistung des Treibmittelgemisches, einen großen Kraftverbrauch und damit einen niedrigen Gesamtwirkungsgrad zur Folge gehabt hätte.The expansion of a propellant into a vacuum is also inherent in gas turbines already known. But you have just those turbines that have a Mixture of combustion gas and steam work, apart from so far to expand into a vacuum. The reason for this was that the usual for the generation of the combustion gases used excess air and with the hitherto applied moderate weight ratio of water vapor to combustion gas a disproportionate large compressor would have been necessary to extract the propellant from the turbine, which, compared to the overall performance of the propellant mixture, consumes a lot of power and thus would have resulted in a low overall efficiency.

Tatsächlich ist nun aber die Expansion ins Vakuum nicht nur anwendbar, sondern auch vorteilhaft, dann nämlich, wenn gemäß vorliegender Erfindung den Verbrennungsgasen überhitzter Wasserdampf im Verhältnis von wenigstens 5o Gewichtsteilen Wasserdampf zu roo Gewichtsteilen Verbrennungsgas. beigemischt wird. In diesem Falle ist nämlich ein großer Teil des aus der Turbine abzusaugenden Treibmittelgemisches kondensierhar und für die nicht kondensierbaren Verbrennungsgase ist nur ein Abgaseverdichter erforderlich, dessen Abmessungen nicht mehr allzu groß sind und dessen. Kraftverbrauch gegenüber der Gesamtleistung des Treibmittelgenlisches verhältnismäßig gering ist. '1Ian erhält somit, wie vielfache Rechnungen gezeigt haben, einen guten Wirkungsgrad für die gesamte Turbinenanlage, welcher denjenigen von nicht mit Vakuum oder den bisher bekanntgewordenen, mit Vakuum arbeitenden Gasturbinenanlagen übersteigt.In fact, however, the expansion into a vacuum is not only applicable, but also advantageous, namely when, according to the present invention, the combustion gases superheated steam in the proportion of at least 50 parts by weight of steam to roo parts by weight of combustion gas. is added. In this case is namely a large part of the propellant mixture to be extracted from the turbine condenses and for the non-condensable combustion gases there is only one exhaust gas compressor required, the dimensions of which are no longer too large and which. Power consumption is relatively low compared to the overall performance of the propellant mixture. As many calculations have shown, Ian thus has a good degree of efficiency for the entire turbine system, which those of not with vacuum or the Exceeds previously known, working with vacuum gas turbine systems.

Zur Erzeugung der großen. Menge überhitzten Wasserdampfes, welcher den Verbrennungsgasen beizumischen ist, genügt natürlich die gesamte Abwärme der Turbinenanlage nicht, sondern es muß in an sich bekannter Weise ein Teil der Erzeugungswärme des überhitzten Dampfes durch eine besondere Wärmequelle zugeführt werden.To generate the great. Amount of superheated water vapor, which the combustion gases is to be mixed, of course the whole is sufficient Waste heat from the turbine system is not, but it must be in a manner known per se Part of the heat generated by the superheated steam from a special heat source are fed.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel einer nach vorliegender Erfindung durchgebildeten Turbinenanlage. Die fünfstufige Turbine I erhält durch die Leitvorrichtung 2 aus der Verbrennungskammner 3 ein Gasdampfgemisch. Dieser Kammer 3 wird nämlich durch las Rohr 4 las Brennmaterial, durch das Rohr 5 unter Anwendung des Luftverdichters 6 die erforderliche Verbrennungsluft zugeführt. Damit die Gastemperatur so weit erniedrigt wird, daß marktfähiges Material angewendet werden und die Turbine zwecks Erzielung eines möglichst guten Wirkungsgrades, wie aus der Zeichnung ersichtlich, mehrstufig ausgeführt werden kann, wird len Verbrennungsgas durch das Rohr 7 Dampf beigemiseht. Derselbe wird in einem besonders geheizten Kessel 8 erzeugt und in dem Überhitzer 9 hoch überhitzt. Den Laufschaufeln der Turbine I kann mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad einemittlere Umfangsgeschwindigkeit von etwa 28o m/Sek. gegeben werden. Das verbrauchte Treibnittel wird durch den Stutzen to einem Oberflächenkondensator I I zugeführt, welcher vermittels der Luftpumpe I2 imstande sein muß, ein hohes Vakuum zu erzeugen. Zwecks Ausnutzung der den Verbrennungsgasen beim Verlassen der Turbine noch innewohnenden Warme ist zwischen die Turbine r und den Oberflächenkondensator I I ein Vorwärner 13 (Abwärmeregenerator) eingeschaltet, hei welchem das Kesselspeisewasser hei I4 ein- und bei I5 austritt, um alsdann durch das Rohr I6 in den Dampfkessel 8 zu gelangen. Der in demselben herrschende Druck muß etwas größer sein, als der in der Verbrennungskammer 3 herrschende Druck. Un für große Leistung allzu lange Schaufeln und allzu große Schaufelwinkel der letzten Laufräder zu vermeiden, kann vor diesen Laufrädern ein Teil des Treibmittels entnommen und anderweitig verwendet werden, sei es zum Betrieb von andern Turbinen, wie z. ß. Hilfstturlbinen, oder zum Vorwärmen des Speisewassers.The drawing shows an exemplary embodiment in a schematic manner a turbine system designed according to the present invention. The five-step Turbine I receives a gas / vapor mixture from the combustion chamber 3 through the guide device 2. This chamber 3 is namely through the tube 4 read fuel, through the tube 5 using the air compressor 6, the required combustion air is supplied. So that the gas temperature is lowered to such an extent that marketable material is used and the turbine to achieve the best possible efficiency, such as can be seen from the drawing, can be carried out in several stages, len combustion gas steam supplied through the pipe 7. The same is done in a specially heated kettle 8 generated and highly superheated in the superheater 9. The turbine blades I can achieve an average circumferential speed of about 28o m / sec. are given. The used propellant is through the nozzle to a surface capacitor I I supplied, which by means of the air pump I2 must be able to create a high vacuum. For the purpose of utilizing the combustion gases when leaving the turbine heat is still inherent between the turbine r and the surface condenser I I a preheater 13 (waste heat generator) switched on, at which the boiler feed water enters at I4 and exits at I5, then through the pipe I6 to get into the steam boiler 8. The pressure prevailing in it must be slightly greater than the pressure prevailing in the combustion chamber 3. U.N blades that are too long for high performance and the last blade angles that are too large To avoid impellers, some of the propellant can be removed from these impellers and used elsewhere, be it to operate other turbines, such as ß. Auxiliary turbines, or for preheating the feed water.

Claims

PATENT CLAIM: By means of a mixture of combustion gas and superheated gas Steam powered turbine system, which means at least part of the heat generated of the superheated steam is ztugefülirt by a special heat source, thereby characterized in that the superheated steam is the Verhrenntuigsgas in proportion from at least 50 parts by weight of water vapor to 100 parts by weight of combustion gas is admixed, and then the gas (Lampfgeinisch using a condensation device expanded on liolies vacuum.