DE3831062A1 - Vorrichtung hinter einer gasturbine - Google Patents
Vorrichtung hinter einer gasturbineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung hinter einer Gas
turbine zum Einleiten der Verbrennungsgase in einen Wärme
tauscher oder in einen Bypass mit im Verzweigungsbereich
der zum Wärmetauscher und zum Bypass führenden Kanäle an
geordneten Leitflächen.
Beim Betrieb von Gasturbinen, denen ein Wärmetauscher nach
geschaltet ist, ist es während des Anfahrens der Gasturbine
meist erforderlich, den Wärmetauscher zu umgehen und hierzu
einen Bypass vorzusehen. Mit Hilfe von Klappenventilen
können die Verbrennungsgase wahlweise zum Wärmetauscher oder
in den Bypass geführt werden. Diese Klappenventile sind in
dem zum Wärmetauscher führenden Kanal angeordnet, der in
Strömungsrichtung der Verbrennungsgase verläuft, sowie in
dem zum Bypass führenden Kanal, der senkrecht zur Strömungs
richtung der Verbrennungsgase verläuft. Diese Kanäle weisen
außerordentlich große Querschnitte auf, die 20 und mehr
Quadratmeter betragen können.
Die beim Betrieb dieser Vorrichtungen erzielten Ergebnisse
sind nicht zufriedenstellend. Die während des Bypass-Be
triebes geschlossenen zum Wärmetauscher führenden Klappen
werden bereits nach kurzer Zeit undicht und oft bis zur Zer
störung beschädigt. Dies ist nicht nur darauf zurückzuführen,
daß die heißen Verbrennungsgase mit hoher kinetischer
Energie unmittelbar auf die geschlossenen Klappen auf
prallen sondern auch darauf, daß in den Verbrennungsgasen
dabei eine Pulsation auftritt, deren niedrige Schwingungs
frequenz ganz erheblich zum vorzeitigen Unbrauchbar
werden der Klappen beiträgt.
Es ist eine weitere Anordnung vorgeschlagen worden, bei der
die Verbrennungsgase nicht gradlinig von der Gasturbine
zum Wärmetauscher gelangen. Vielmehr schließt sich an den
waagerechten, von der Gasturbine kommenden Kanal ein sen
krecht verlaufendes Kanalteil an, an den sich wiederum
waagerecht verlaufend der zum Wärmetauscher führende Kanal
anschließt und in senkrechter Richtung verlaufend der zum
Bypass führende Kanal. Im Umlenkbereich zwischen dem waage
recht verlaufenden von der Gasturbine kommenden Kanal und
dem senkrecht verlaufenden Kanalteil sind feststehende
Leitflächen angeordnet, die das Umlenken des waagerecht
ankommenden Stromes der Verbrennungsgase in eine etwa
senkrecht verlaufende Richtung begünstigen. Auch diese
Vorrichtung weist erhebliche Nachteile auf. Die Leit
flächen sind ständig, sowohl beim Anfahren als auch während
des Dauerbetriebes mit dem Wärmetauscher, dem Druck der
heißen Verbrennungsgase ausgesetzt und verschleißen
schnell. Der Wärmetauscher kann nicht in der gleichen
Ebene angeordnet werden wie die Gasturbine, sondern dieser
gegenüber erhöht. Deshalb wird für ihn ein kostspieliger
Unterbau benötigt und eine Vergrößerung der Hallenhöhe
gegenüber dem sonst erforderlichen. Schließlich setzen
die Leitflächen dem von der Gasturbine kommenden Verbren
nungsgasstrom ständig, also nicht nur während des Anfahrens
der Turbine, einen erheblichen Widerstand entgegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache und
kostengünstige Weise die oben beschriebenen Mängel zu ver
meiden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung hinter einer
Gasturbine zum Einleiten der Verbrennungsgase in einen
Wärmetauscher oder in einen Bypass mit im Verzweigungsbe
reich der zum Wärmetauscher und zum Bypass führenden Ka
näle angeordneten Leitflächen, die gekennzeichnet ist
durch im Umlenkbereich angeordnete Leitplatten, deren
Flächen zwischen einer in Längsrichtung des von der Gas
turbine zum Wärmetauscher verlaufenden Verbrennungsgas
stromes verlaufenden Stellung in eine geneigt dazu ver
laufende Stellung verschwenkbar sind.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die Leit
platten nur während des verhältnismäßig kurzzeitigen
Bypass-Betriebes während des Anfahrens der Turbine vom
Verbrennungsgasstrom beaufschlagt, während des Dauerbe
triebes mit Wärmetauscher dagegen praktisch überhaupt
nicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ge
mäß der Erfindung erfolgt der Antrieb der verschwenkbaren
Leitplatten abhängig vom Antrieb der zum Wärmetauscher
führenden Kesselklappe. Bei dieser Ausführungsform werden
die Leitplatten dann, wenn die zum Wärmetauscher führenden
Klappen geöffnet sind, zwangsläufig in eine parallel zum
Verbrennungsgasstrom verlaufende Stellung gebracht, in der
sie diesem praktisch keinen Widerstand entgegensetzen.
Während des Bypass-Betriebes, d.h. bei geschlossenen Kes
selklappen werden die Leitplatten gegen den Verbrennungs
gasstrom verschwenkt und lenken diesen in Richtung auf
die geöffneten Bypass-Klappen hin.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der Antrieb der
verschwenkbaren Leitplatten abhängig vom Antrieb der zum
Bypass führenden Kaminklappen erfolgen.
Besonders zweckmäßig ist es, die Vorrichtung so auszubilden,
daß ein zum Verschwenken der Leitplatten dienendes Ge
stänge (Leitplattengestänge) über eines oder mehrere Ver
bindungsgestänge mit den Wärmetauscherklappen bzw. deren
Antriebsgestänge verbunden ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Er
findung ist im folgenden anhand der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die
Kanäle und die darin angeordneten
Klappen und Leitplatten während des
Bypass-Betriebes
und
Fig. 2 in gleicher Darstellung die Stellung der
Klappen und Leitplatten während des
Wärmetauscher-Betriebes.
In den Fig. 1 und 2 sind der von der Gasturbine ankommende
Kanal mit 1, der zum Bypass führende Kanal mit 2 und der
zum Wärmetauscher führende Kanal mit 3 bezeichnet. Die in
dem zum Bypass führenden Kanal 2 angeordneten Bypass-Klappen
sind in ihrer Gesamtheit mit 4 bezeichnet während die in
dem zum Wärmetauscher führenden Kanal 3 angeordneten Wärme
tauscher-Klappen in ihrer Gesamtheit mit 5 bezeichnet sind.
Im Ausführungsbeispiel sind in jedem dieser Fälle zwei
Reihen von je vier zweiflügeligen Klappen angeordnet, so
daß bei geschlossenen Klappen eine besonders wirksame
Abdichtung der Kanäle vorliegt und zwischen den beiden
Klappenreihen Sperrluft eingeführt werden kann.
In dem Bereich, in dem der Kanal 2 von den Kanälen 1 und 3
abzweigt, sind verschwenkbare Leitplatten 6 angeordnet.
Die einzelnen Leitplatten 6 sind in der Art von symmetrischen
Drehklappen ausgebildet und um Achsen 7 verschwenkbar.
Das Verschwenken erfolgt mittels eines Leitplattengestänges 8,
das einerseits mit den einzelnen Leitplatten 6 oder deren
Achsen 7 verbunden ist und andererseits über ein Verbindungs
gestänge 9 mit einer der Wärmetauscherklappen 5 oder mit
deren Antrieb. Die Gestänge 8 und 9 sind innerhalb der Ka
näle 1 bzw. 3 angeordnet und ihre Wellen bzw. Achsen 7 sind
innerhalb der Kanäle, an deren Wänden, gelagert, so daß sie
die Kanalwände nicht durchdringen, als Variante sind außen
liegende Lager und auch außenliegende Gestänge 8 möglich.
In Fig. 1 sind bei geschlossenen Wärmetauscherklappen 5 die
Leitplatten 6 gegen den mit 10 bezeichneten Verbrennungsgas
strom angestellt und lenken diesen durch die geöffneten By
pass-Klappen 4 in den zum Bypass führenden Kanal 2.
In Fig. 2 ist der Wärmetauscher-Betrieb dargestellt. Die
Bypass-Klappen 4 sind geschlossen und die Wärmetauscher-
Klappen 5 sind geöffnet. Die Leitplatten 6 befinden sich
in einer parallel zum Gasstrom 10 verlaufenden Stellung, in
der sie diesem praktisch keinen Widerstand entgegensetzen.
Claims (4)
1. Vorrichtung hinter einer Gasturbine zum Einleiten der
Verbrennungsgase in einen Wärmetauscher oder in einen
Bypass mit im Verzweigungsbereich der zum Wärmetauscher
und zum Bypass führenden Kanäle angeordneten Leit
flächen, gekennzeichnet durch
im Umlenkbereich angeordnete Leitplatten (6), deren
Flächen zwischen einer in Längsrichtung des von der
Gasturbine zum Wärmetauscher verlaufenden Verbrennungs
gasstromes (10) verlaufenden Stellung in eine geneigt
dazu verlaufende Stellung verschwenkbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antrieb der
verschwenkbaren Leitplatten (6) abhängig vom Antrieb
der zum Wärmetauscher führenden Wärmetauscherklappe (5)
erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antrieb der
verschwenkbaren Leitplatten (6) abhängig vom Antrieb
der zum Bypass (2) führenden Bypass-Klappe (4) erfolgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein zum Verschwenken
der Leitplatten (6) dienendes Gestänge (Leit
plattengestänge) (8) über eines oder mehrere Ver
bindungsgestänge (9) mit den Wärmetauscherklappen (5)
bzw. deren Antriebsgestänge verbunden ist.
Priority Applications (3)
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