DE3306601A1 - Process for the improvement of the efficiency of gas turbine heat and power plants - Google Patents
Process for the improvement of the efficiency of gas turbine heat and power plantsInfo
- Publication number
- DE3306601A1 DE3306601A1 DE19833306601 DE3306601A DE3306601A1 DE 3306601 A1 DE3306601 A1 DE 3306601A1 DE 19833306601 DE19833306601 DE 19833306601 DE 3306601 A DE3306601 A DE 3306601A DE 3306601 A1 DE3306601 A1 DE 3306601A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flue gas
- combustion chamber
- fresh air
- compressor
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/34—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Air Supply (AREA)
Abstract
Description
Bezeichnung: Verfahren zur Verbesserung des NutzungsgradesDesignation: Process for improving the degree of utilization
von Gasturbinenheizkraftwerken Beschreibung Einfache Gasturbinenheizkraftwerke, die mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betrieben werden, bestehen aus einem Frischluftverdichter, einer Brennkammer, einer Gasturbine und einem Abhitzekessel. In dem Abhitzekessel wird die Nutzwärme dem Rauchgas entzogen, bevor es durch den Kamin in die Atmosphäre strömt. of gas turbine combined heat and power plants Description Simple gas turbine combined heat and power plants, which are operated with liquid or gaseous fuels consist of one Fresh air compressor, a combustion chamber, a gas turbine and a waste heat boiler. In the waste heat boiler, the useful heat is extracted from the flue gas before it passes through the Fireplace pours into the atmosphere.
Manche Anlagen haben zusätzlich einen Rekuperator, in dem die Verbrennungsluft vor Eintritt in die Brennkammer mit dem Turbinenabgas, dem Rauchgas aus der Turbine, vorgewärmt wird tl, S. 3990.Some systems also have a recuperator in which the combustion air before entering the combustion chamber with the turbine exhaust gas, the flue gas from the turbine, is preheated tl, p. 3990.
Damit die heißen Verbrennungsgase bei der Turbinenbeschauflung nicht zu Schäden führen, wird die Temperatur der Verbrennungsgase in den Brennkammern einfacher Gasturbinenheizkraftwerke durch einen hohen Luftüberschuß (Luftverhältnis = 3 bis 4) auf etwa 900 bis 1000 "C begrenzt. Der hohe Luftüberschuß führt zu hohen Abgasverlusten; denn die überschüssige Luft verläßt die Anlage mit der Abgastemperatur, die in der Regel zwischen 100 und 1500C liegt.So that the hot combustion gases do not occur during the turbine blading The temperature of the combustion gases in the combustion chambers will lead to damage simple gas turbine thermal power stations due to a high excess of air (air ratio = 3 to 4) limited to about 900 to 1000 "C. The high excess of air leads to high Exhaust gas losses; because the excess air leaves the system with the exhaust gas temperature, which is usually between 100 and 1500C.
Die Abgasverluste werden bekanntlich durch folgende Verfahren unterschiedlich reduziert: a) Abgaswärmenutzung mit Nachverbrennung für einen Dampfkraftprozeß F2, Seite 121 und 122 b) Brennkammerkühlung mit Wärmenutzung für einen Dampfkraftprozeß F1, Seite c) Mehrstufige Verbrennung bei der Gasturbine rl, Seite 407] Anlagen nach diesen Verfahren konnten sich bisher nur bei großen Auslegungsleistungen durchsetzen. Bei kleinen Leistungen nehmen die Volumenströme so kleine Werte an, daß diese Anlagen den Heizkraftwerken mit Kolbenmaschinen und einfachen Gasturbinen unterlegen sind.It is known that the exhaust gas losses are different by the following processes reduced: a) exhaust gas heat utilization with post-combustion for a steam power process F2, Pages 121 and 122 b) Combustion chamber cooling with heat utilization for a steam power process F1, page c) Multi-stage combustion in the gas turbine rl, page 407] Up to now, systems based on this process have only been able to perform well with large design work push through. In the case of small capacities, the volume flows take on such small values that that these systems correspond to thermal power stations with piston engines and simple gas turbines are inferior.
Die neue Erfindung stellt im Vergleich zu bekannten Verfahren eine Verbesserung dar. Die Leistungsdaten des Auslegungspunktes lassen sich mit der neuen Erfindung um den Faktor 8 bis 10 gegenüber den obigen Verfahren ohne nennenswerte Verschlechterung der Stromkennzahl und des Nutzungsgrades senken. Unter der Stromkennzahl versteht man das Verhältnis von Nutzarbeit zu Nutzwärme und unter dem Nutzungsgrad das Verhältnis zwischen der Summe der Nutzenergien (Nutzarbeit und -wärme) und der Brennstoffenergie (3J.In comparison to known methods, the new invention represents a Improvement. The performance data of the design point can be compared with the new Invention by a factor of 8 to 10 compared to the above method without significant Reduce the deterioration in the electricity performance indicator and the degree of utilization. Below the electricity number one understands the ratio of useful work to useful heat and the degree of utilization the ratio between the sum of the useful energies (useful work and heat) and the Fuel energy (3y.
Gegenüber dem einfachen Gasturbinenheizkraftwerk mit hohem Luftüberschuß ist durch die neue Erfindung keine Absenkung der Auslegungsleistung möglich, wohl aber eine Verbesserung des Nutzungsgrades bis ca. 10 % ohne wesentliche Anderung der Stromkennzahl.Compared to the simple gas turbine thermal power station with high excess air no lowering of the design performance is possible with the new invention, probably but an improvement in the degree of utilization of up to approx. 10% without any significant change the power figure.
Der Anmeldungsgegenstand wird in der Figur näher erläutert. Sie zeigt das Wärmeschaltbild zu einem Gasturbinenheizkraftwerk mit Rauchgasrückführung in die Brennkammer.The subject of the application is explained in more detail in the figure. she shows the thermal circuit diagram for a gas turbine thermal power station with flue gas recirculation in the combustion chamber.
Bei der neuen Erfindung strömt von dem Rauchgas, das aus dem Abhitzekessel (4) kommt, nur ein Teil in die Atmosphäre. Der Rest des Rauchgases wird von dem Verdichter (la) mit oder ohne Zwischenkühlung zurück in die Brennkammer (2) gefördert und dort durch neue Verbrennungsgase, die aus der zusätzlich eingebrachten Frischluft und dem Brennstoff entstehen, aufgeheizt und vermehrt.In the new invention, the flue gas flows from the waste heat boiler (4) only a part comes into the atmosphere. The rest of the flue gas is from the Compressor (la) conveyed back into the combustion chamber (2) with or without intermediate cooling and there through new combustion gases from the additionally introduced fresh air and the fuel arise, heated up and increased.
Die Frischluft kann dabei mit einem zweiten Verdichter (lb) mit oder ohne Zwischenkühlung auf den Brennkammerdruck verdichtet werden und dann in die Brennkammer (2) einströmen.The fresh air can with a second compressor (lb) with or be compressed to the combustion chamber pressure without intermediate cooling and then into the Flow into combustion chamber (2).
In diesem Fall braucht nur so viel Luft in die Brennkammer (2) eingebracht zu werden, wie für den Verbrennungsvorgang mit der beabsichtigten Temperatursteigerung erforderlich ist. Es sind kleine Luftverhältnisse » möglich. Man kann nahe an den Wert2= herangehen, ohne den Verbrennungsvorgang zu gefährden, und erreicht dadurch minimale Abgasverluste und höchste Nutzungsgrade.In this case, only that much air needs to be introduced into the combustion chamber (2) as for the combustion process with the intended temperature increase is required. Small air conditions are »possible. One can get close to the Wert2 = approach without endangering the combustion process, and thereby achieve minimal exhaust gas losses and maximum efficiency.
Die Frischluft für den Verbrennungsvorgang kann aber auch gemeinsam mit dem Rauchgas nach vorheriger Mischung in die Brennkammer eingebracht werden. Hierzu bieten sich mehrere Möglichkeiten an.The fresh air for the combustion process can also be used together be introduced into the combustion chamber with the flue gas after prior mixing. There are several options for this.
Man kann z.B. die Luft und das Rauchgas zunächst getrennt auf einen Zwischendruck mit den Verdichtern (lb) und (la) verdichten und dann die Luft dem Rauchgas nach einer Zwischenkühlung zumische Bei der letzten Möglichkeit der Lufteinbringung in die Brennkammer (2) muß so viel Luft dem Rauchgas zugemischt werden, daß die Verbrennung sichergestellt ist. Dies ist nur mit einem größeren Luftüberschuß und einer kleineren in die Brennkammer (2) zurückgeführten Rauchgasmenge möglich.For example, the air and the flue gas can initially be separated into one Compress the intermediate pressure with the compressors (lb) and (la) and then the air to the Mix in flue gas after intercooling With the last possibility of introducing air In the combustion chamber (2) so much air must be mixed with the flue gas that the Combustion is ensured. This is only possible with a larger excess of air and a smaller amount of flue gas returned to the combustion chamber (2) is possible.
Bei der ersten Art der Rauchgasrückführung in die Brennkammer (2).With the first type of flue gas recirculation into the combustion chamber (2).
bei der die Frischluft und das Rauchgas getrennt in die Brennkammer einströmen, kann der Luftüberschuß erheblich kleiner und die Zunahme des Nutzungsgrades größer sein. Diese Verbesserung vew langt den höheren apparativen Aufwand.in which the fresh air and the flue gas are separated into the combustion chamber flow in, the excess air can be considerably smaller and the degree of utilization can increase to be taller. This improvement results in the higher expenditure on equipment.
Mit beiden Arten der Lufteinführung sinken die Abgasverluste und steigt der Nutzungsgrad.With both types of air intake, the exhaust gas losses decrease and increase the degree of utilization.
Bei einfachen Gasturbinenheizkraftwerken wird ein Luftüberschuß als Ballast zur Temperaturbegrenzung bei der Turbine verwendet.In simple gas turbine thermal power stations, excess air is used as Ballast used to limit the temperature of the turbine.
Durch die neue Erfindung wird die Ballastluft zum großen Teil ode vollständig durch Rauchgase ersetzt.With the new invention, the ballast air is largely ode completely replaced by smoke gases.
Die neue Erfindung ist mit einem Rekuperator (5a) zur Vorwärmung des Rauchgases oder mit zwei Rekuperatoren (5a) und (5b) zur getrennten Vorwärmung von Rauchgas und Luft vor Eintritt in die Brennkammer (2) mit dem Turbinenabgas, dem Rauchgas aus der Turbine, anwendbar. Außerdem kann ein kleiner Teil der Luft oder des Rauchgases nach der Verdichtung abgezweigt und für eine besondere Kühlung der Turbinenschaufeln den heißen Rauchgasen zugemischt werden.The new invention is with a recuperator (5a) to preheat the Flue gas or with two recuperators (5a) and (5b) for separate preheating of Flue gas and air before entering the combustion chamber (2) with the turbine exhaust gas, the Flue gas from the turbine, applicable. Also, a small part of the air or of the flue gas branched off after compression and for a special cooling of the Turbine blades are mixed with the hot flue gases.
Ausführungsbeispiel Nach der Figur wird das im Kreisprozeß geführte Rauchgas im Rauchgasverdichter (la) mit einer Zwischenkühlung im Zwischenkühler (6a) und getrennt davon die Frischluft im Verdichter (lb) ohne Zwischenkühlung verdichtet.Exemplary embodiment According to the figure, this is carried out in a circular process Flue gas in the flue gas compressor (la) with intercooling in the intercooler (6a) and separately from it, the fresh air is compressed in the compressor (lb) without intermediate cooling.
Anschließend werden beide Gase in getrennten Rekuperatoren (5a) und (5b).mit dem Turbinenabgas, dem Rauchgas aus der Turbine, vorgewärmt, bevor sie in die Brennkammer (2) einströmen.Then both gases are in separate recuperators (5a) and (5b). With the turbine exhaust gas, the flue gas from the turbine, preheated before it flow into the combustion chamber (2).
In der Brennkammer werden die aus der Luft und dem Brennstoff entstehenden heißen Rauchgase den zurückgeführten Rauchgasen zugemischt. Nach der Entspannung des Rauchgases in der Turbine (3 wird mit ihm im Rekuperator (5a) zunächst das Rauchgas aus dem Verdichter (la) und dann im Rekuperator (5b) die Luft aus dem Ver dichter (lb) vorgewärmt. Danach strömt das in der Turbine entspannte Rauchgas durch den Abhitzekessel (4). Hinter dem Abhitzekessel (4) wird der Rauchgasstrom geteilt.In the combustion chamber, the air and fuel are created hot flue gases mixed with the returned flue gases. After relaxation of the flue gas in the turbine (3 is with it in the recuperator (5a) first the flue gas the air from the compressor from the compressor (la) and then in the recuperator (5b) (lb) preheated. The flue gas, which has been expanded in the turbine, then flows through the Waste heat boiler (4). The flue gas flow is divided behind the waste heat boiler (4).
Ein Teil strömt in die Atmosphäre und der andere Teil zurück zum Verdichter (la).One part flows into the atmosphere and the other part back to the compressor (la).
Literatur [l] N. Gasparoric, Gasturbinen-Probleme und Anwendungen, V D I - Verlag GmbH, Düsseldorf 1967 [2] Wolfgang Kalide: Kraftanlagen und Energiewirtschaft Carl Hanser Verlag 1974 [3) Studie zur Technik und Wirtschaftlichkeit von Blockheizkraftwerken mit Verbrennungsmotoren und Gasturbine, Studie ET 5089 A im Auftrag des BMFT [4) Offenlegungsschrift DE 29 19052, Internationale Patentklassifikation F02C6/18, Verfahren zur Verbesserung des Teillastverhaltens einer Gasturbine mit Abgaswärmenutzung Erfinder: Manfred GardLiterature [l] N. Gasparoric, Gas Turbine Problems and Applications, V D I - Verlag GmbH, Düsseldorf 1967 [2] Wolfgang Kalide: Power plants and energy industry Carl Hanser Verlag 1974 [3) Study on the technology and economic efficiency of combined heat and power plants with combustion engines and gas turbine, study ET 5089 A on behalf of the BMFT [4) Offenlegungsschrift DE 29 19052, International Patent Classification F02C6 / 18, Process to improve the part-load behavior of a gas turbine with exhaust gas heat utilization Inventor: Manfred Gard
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833306601 DE3306601A1 (en) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | Process for the improvement of the efficiency of gas turbine heat and power plants |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833306601 DE3306601A1 (en) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | Process for the improvement of the efficiency of gas turbine heat and power plants |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3306601A1 true DE3306601A1 (en) | 1984-08-30 |
Family
ID=6191789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833306601 Withdrawn DE3306601A1 (en) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | Process for the improvement of the efficiency of gas turbine heat and power plants |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3306601A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015017059A1 (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-05 | General Electric Company | System and method for an oxidant heating system |
-
1983
- 1983-02-25 DE DE19833306601 patent/DE3306601A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015017059A1 (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-05 | General Electric Company | System and method for an oxidant heating system |
CN105765196A (en) * | 2013-07-31 | 2016-07-13 | 埃克森美孚上游研究公司 | System and method for oxidant heating system |
US9951658B2 (en) | 2013-07-31 | 2018-04-24 | General Electric Company | System and method for an oxidant heating system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69429769T2 (en) | MULTI-SHAFT, INTERMEDIATE GAS TURBINE WITH INTERCOOLING AND HEAT RECOVERY | |
DE4301100C2 (en) | Process for operating a combined cycle power plant with coal or oil gasification | |
EP0076529B1 (en) | Nox reduction for gas turbines by water injection into the combustion chamber | |
DD149251A5 (en) | METHOD AND DEVICE FOR RECOVERING THE HEAT ENERGY IN A CHARGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
CH635896A5 (en) | DRIVE UNIT, ESPECIALLY FOR MOTOR VEHICLES. | |
CH632803A5 (en) | SYSTEM FOR GENERATING MECHANICAL ENERGY. | |
DE3002615A1 (en) | Combined gas and steam turbine power plant - uses gas turbine waste heat to generate steam, preheats air-to-gas turbine compressor | |
EP0220510B1 (en) | Pressurized combustor for a steam generator | |
EP0462458B1 (en) | Method to increase the compressor pressure ratio of a gas turbine plant | |
WO1992020905A1 (en) | Gas-turbine/steam-turbine installation | |
EP0489270B1 (en) | Method for pressure reduction of a gas in a primary net | |
DE3306601A1 (en) | Process for the improvement of the efficiency of gas turbine heat and power plants | |
EP0613518B1 (en) | Combined gas-steam turbine power station | |
DE3224577A1 (en) | Combined gas turbine/steam turbine plant | |
DE4123208A1 (en) | COMPRESSOR SYSTEM | |
EP0424864B1 (en) | Power plant | |
DE102005050573A1 (en) | Use of a turbocompressor for recovering energy from a pressurized gas | |
DE2953840A1 (en) | Steam-and-gas turbine plant | |
DE2648576C2 (en) | Gas-steam turbine plant | |
DE4143226A1 (en) | GAS TURBOGROUP | |
DE19611591A1 (en) | High temperature fuel cell system | |
DE10228986A1 (en) | Intercooling method and gas turbine system with intercooling | |
AT395635B (en) | Combined gas-turbine/steam power station | |
DE3343319A1 (en) | Combined gas turbine-steam turbine system or gas turbine system | |
AT216837B (en) | Gas turbine plant with a half-open circulation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |