DE4220273A1 - Gasturbinen-Anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasturbinen-Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer Turbine, die eine Hockdruckturbine und eine Niederdruckturbine enthält, mit einer Hockdrucktreibgasleitung zwischen Druckwellen­ maschine und Hochdruckturbine, sowie mit einer Nie­ derdrucktreibgasleitung zwischen Druckwellenmaschine und Niederdruckturbine, welche eine Niederdruckstufe der Hochdruckturbine bildet und mit dieser verbunden ist.

Bei einer bekannten Gasturbinen-Anlage dieser Art mischen sich der Heißgasstrom aus der Niederdrucktreibgas­ leitung, die an die Druckwellenmaschine angeschlossen ist, mit dem Reißgasstrom, der aus der Hochdruckturbine austritt, in der Niederdruckturbine und zum Teil auch bereits vor dem Eintritt in die Niederdruckturbine.

Die Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, besteht in der Schaffung einer Gasturbinen- Anlage, bei welcher der Wirkungsgrad der Niederdruck­ turbine verbessert wurde.

Die Gasturbinen-Anlage, mit welcher diese Aufgabe gelöst werden soll, besteht in der Schaffung einer Gasturbinen- Anlage, bei welcher der Wirkungsgrad der Niederdruck­ turbine verbessert wurde.

Die Gasturbinen-Anlage, mit welcher diese Aufgabe gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, um den Heißgasstrom aus der Niederdrucktreib­ gasleitung und den Heißgasstrom aus der Hochdruckturbine getrennt durch die Niederdruckturbine hindurchzuführen.

Es hat sich gezeigt, daß sich der Wirkungsgrad einer Turbine, die sich aus einer Hochdruckturbine und einer Niederdruckturbine zusammensetzt, verbessern läßt, wenn verhindert wird, daß sich der Heißgasstrom aus der Niederdrucktreibgasleitung mit dem Heißgasstrom aus der Hochdruckturbine mischen. Man möchte vor allem vermeiden, daß sich Heißgasströme unterschiedlicher Temperatur miteinander vermischen.

Vorzugsweise sind in der Niederdruckturbine Trennwände vorhanden, welche verhindern, daß der Heißgasstrom aus der Niederdrucktreibgasleitung sich mit dem Heißgasstrom aus der Hochdruckturbine innerhalb der Niederdruckturbine vermischt. Es können Trennwände von der Niederdruck­ turbine angeordnet sein, damit die beiden Heißgasströme aus Niederdrucktreibgasleitung und Hochdruckturbine ge­ trennt in die Niederdruckturbine gelangen. Es können Trennwände an den Schaufeln der Niederdruckturbine an­ geordnet sein, damit die beiden Heißgasströme aus Nie­ derdrucktreibgasleitung und Hochdruckturbine getrennt durch die Niederdruckturbine strömen.

Es können Trennwände hinter der Niederdruckturbine an­ geordnet sein, damit die genannten beiden Heißgasströme auch nach dem Austritt aus der Niederdruckturbine ge­ trennt bleiben.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gastur­ binen-Anlage ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung ausführlich beschrieben.

In der einzigen Figur ist die ganze Gasturbinenanlage schematisch dargestellt.

Die Anlage weist einen Verdichter 10 auf, an den ein Vormischkanal 11 angeschlossen ist. In diesen Kanal 11 gelangt Brennstoff durch eine Düse 12. Eine Druckwel­ lenmaschine 13 befindet sich zwischen dem Verdichter 10 und einer Turbine 14 mit Generator 33. Diese Druckwel­ lenmaschine 13 weist einen Zellenrotor 15 auf, der eine Anzahl Zellen 16 enthält, von denen in der Zeichnung je doch nur eine einzige Zelle 15 ersichtlich ist. Die Zuleitung der durch den Verdichter 10 verdichteten Luft zu den einzelnen Zellen 16 des Zellenrotors 15 wird durch eine ortsfeste Steuerscheibe 17 gewährleistet. Diese Steuerscheibe 17 dann eine Anzahl Kanäle 18 aufweisen, von denen in der Zeichnung ebenfalls nur ein einziger Kanal 18 sichtbar ist. Diese Kanäle 18 bilden gewissermaßen einen Teil oder eine Verlängerung des Vor­ mischkanales 11. In der Zeichnung ist nur ein Vormisch­ kanal 11 dargestellt, selbstverständlich können auch mehrere solcher Vormischkanäle vorhanden sein. Dies hängt von der Anzahl der vorgesehenen Prozeßzyklen ab. Zwi­ schen der Druckwellenmaschine 13 und der Turbine 14 ist noch eine zweite ortsfeste Steuerscheibe 19 vorhanden. Diese zweite Steuerscheibe weist ebenfalls eine Anzahl Kanäle 20 und 21 auf, von denen in der Zeichnung le­ diglich zwei Kanäle 20 und 21 dargestellt sind. Von die­ sen beiden Kanälen 20 und 21 der Steuerscheibe 19 führt der eine Kanal 21 zu einer Hochdruckturbine 22 und der andere Kanal 20 zu einer Niederdruckturbine 23. Somit sind im Gegensatz zur Steuerscheibe 17 bei der Steuer­ scheibe 19 für jeden Prozeßzyklus zwei Kanäle 20 und 21 erforderlich, welche einen Teil des aus der Druckwel­ lenmaschine 13 austretenden Gasstromes der Hochdruck­ turbine 22 und einen Teil dieses Gasstromes der Nie­ derdruckturbine 23 zuführen. Die Hochdruckturbine 22 und die Niederdruckturbine 23 bilden zusammen die oben er­ wähnte Turbine 14.

Es ist ohne weiteres möglich, die beiden Steuerscheiben 17 und 19, welche sich in Strömungsrichtung gesehen vor bzw. hinter der Druckwellenmaschine 13 befinden, drehbar anzuordnen und statt dessen den Zellenrotor 15 entgegen seiner Bezeichnung ortsfest anzuordnen. Am ganzen Prozeß würde sich weder druckwellenmäßig noch verbrennungs­ technisch etwas ändern.

Der Kanal 21, der als Hochdrucktreibgas-Teilung der Steuerscheibe bezeichnet werden kann, mündet direkt in die Hochdruckturbine 22, der Kanal 20 hingegen mündet in eine Niederdrucktreibgasleitung 24, die sich zwischen der Steuerscheibe 19 und der Niederdruckturbine 23 befindet. Die Kanäle 20 und 21 der Steuerscheibe 19 müssen so di­ mensioniert sein, daß eine ausreichende Menge Treibgas der Hochdruckturbine 22 und der Niederdruckturbine 23 zugeführt werden kann. Da der Durchmesser dieser beiden Turbinen 22 und 23 verschieden ist, sind die beiden Kanäle 20 und 21 in verschiedenen Richtungen gegenüber der Turbinenachse 25 geneigt.

Gemäß der Zeichnung gelangen auf die Schaufeln 26 und 27 der Niederdruckturbine 23 sowohl die Treibgase aus der Niederdrucktreibgasleitung 24 als auch die Treibgase aus der Hockdruckturbine 22. Im allgemeinen haben diese bei­ den Treibgasströme, d. h. der Niederdrucktreibgasstrom und der Hochdrucktreibgasstrom nicht die gleiche Temperatur. Es hat sich nun gezeigt, daß der Wirkungsgrad der Tur­ bine 14 verbessert werden kann, wenn man verhindert, daß sich Treibgasströme verschiedener Temperatur vermischen.

Um zu verhindern, daß sich die Heißgasströme unter­ schiedlicher Temperatur vermischen, sind Trennwände vor­ handen. Vor allem sind an den Schaufeln 26 und 27a Trennwände 28 und 29 vorhanden, d. h. sowohl an den rotierenden Schaufeln 26, als auch an ortsfesten Schaufeln 27 sind Trennwände 28 bzw. 29 befestigt. Ferner verhindert eine Trennwand 30, daß sich die Heißgasströme vor dem Eintritt in die Niederdruckturbine 23 mischen. Schließlich verhindert eine Trennwand 31, daß sich die Heißgasströme am Austritt der Niederdrucktur­ bine miteinander vermischen.

Claims (5)

1. Gasturbinen-Anlage mit einer Druckwellenmaschine (13) und mit einer Turbine (14), die eine Hochdruckturbine (22) und eine Niederdruckturbine (23) enthält, mit einer Hochdrucktreibgasleitung (21) zwischen Druck­ wellenmaschine (13) und Hochdruckturbine (22) sowie mit einer Niederdrucktreibgasleitung (24) zwischen Druckwellenmaschine (13) und Niederdruckturbine (23), welche eine Niederdruckstufe der Hochdruckturbine (22) bildet und mit dieser verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (28-31) vorhanden sind, um den Heißgasstrom aus der Niederdrucktreibgas­ leitung (24) und den Heißgasstrom aus der Hoch­ druckturbine (22) getrennt durch die Niederdruck­ turbine (23) hindurchzuführen.

2. Gasturbinen-Anlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die genannten Mittel durch Trenn­ wände (28-29) in der Niederdruckturbine (23) gebildet werden, welche verhindern, daß der Heißgasstrom aus der Niederdrucktreibgasleitung (24) sich mit dem Heißgasstrom aus der Hochdruckturbine (22) noch in der Niederdruckturbine (23) vermischt.

3. Gasturbinen-Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Trennwände (30) vor der Niederdruck­ turbine angeordnet sind, damit die beiden Heißgasströme aus Niederdrucktreibgasleitung und aus Hoch­ druckturbine getrennt in die Niederdruckturbine ge­ langen.

4. Gasturbinen-Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Trennwände (28, 29) an den Schaufeln (26, 27) der Niederdruckturbine (23) angeordnet sind, damit die beiden Heißgasströme aus Niederdruck­ treibgasleitung (24) und aus Hochdruckturbine (22) getrennt durch die Niederdruckturbine (23) strömen.

5. Gasturbinen-Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Trennwände (31) hinter der Nie­ derdruckturbine (23) angeordnet sind, damit die ge­ nannten beiden Heißgasströme auch nach dem Austritt aus der Niederdruckturbine (23) getrennt bleiben.