Dampfüberbitzer für Gasturbinen und Dampferzeuger Gasturbinenanlagen
sind meist mit Dampfanlagen verbünden, da man die zwecks Kühlung abzuführende Wärme
zur Dampferzeugung verwendet 'und mit diesem Dampf z. B. Hilfsmaschinen antreibt.
Es gibt ferner auch reine Dampferzeuger, bei denen die Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches
in druckfesten Kammern unter höherem Druck vor sich geht, wobei dieser Druck entweder
durch einen Verdichter auf gleichbleibender Höhe gehalten oder durch Verpuffung
eines weniger vorverdichteten Brennstoffgemisches erzeugt wird. In a11 den erwähnten
Fällen muß der erzeugte Dampf vor seiner Verwendung überhitzt werden, Gegenstand
vorliegender Erfindung ist die besondere Ausbildung des Überhitzers derartiger Anlagen.
Die Besonderheit dieses Ü'berhitzers besteht darin, daß derselbe aus mehreren flachen
Rohrbündeln zusammengesetzt ist, die den Verbrennungsraum wandartig in mehrere Kammern
aufteilen. Verbrennungskammern für den erwähnten Zweck haben bekanntlich verhältnismäßig
große Abmessungen, so daß es schwierig wird, diese Kammern gleichmäßig mit Brennstoff
zu beschicken, und im Falle von Verpuffung, gleichmäßig auszuspülen und mit neuer
Ladung zu versorgen. Der in der Kammer eingebaute Überhitzer wird nun gemäß der
Erfindung so geformt, daß er Scheidewände bildet, durch welche die Kammer in mehrere
kleinere Räume aufgeteilt und der Gasstrom geführt wird. Aus der einen großen Kammer
werden also mehrere kleinere, aber untereinander verbundene Kammern, in denen sich,
wegen ihrer Form und Abmessungen, die Ladung, Zündung und Spülung beträchtlich leichter
und betriebssicherer durchführen läßt als in einer einzigen großen. Die Ausbildung
des Rohrbündels als flache Wand ermöglicht auch eine allseitige, gleichmäßige Bestrahlung
der Rohre.Steam supercharger for gas turbines and steam generator gas turbine systems
are mostly allied with steam systems, as the heat to be dissipated for cooling purposes
used to generate steam 'and with this steam z. B. drives auxiliary machinery.
There are also pure steam generators that burn the fuel-air mixture
in pressure-tight chambers under higher pressure goes on, this pressure either
kept at a constant height by a compressor or by deflagration
a less pre-compressed fuel mixture is generated. In a11 the mentioned
In cases, the generated steam must be superheated before it can be used, object
The present invention is the special design of the superheater of such systems.
The peculiarity of this superheater is that it consists of several flat
Tube bundles is composed, which wall-like the combustion chamber into several chambers
split up. Combustion chambers for the purpose mentioned have, as is known, proportionate
large dimensions so that it becomes difficult to fuel these chambers uniformly
to load, and in the case of deflagration, to rinse evenly and with new one
To supply cargo. The superheater built into the chamber is now operated according to the
Invention shaped so that it forms partitions through which the chamber into several
smaller rooms are divided and the gas flow is conducted. From the one large chamber
there are several smaller, but interconnected chambers in which,
Because of their shape and dimensions, charging, ignition and flushing are considerably easier
and can be carried out more reliably than in a single large one. Training
of the tube bundle as a flat wall also enables all-round, uniform irradiation
of the pipes.
Abb. z zeigt den Aufriß, Abb. 2 den Querschnitt eines derartigen Überhitzers.
Der Überhitzer besteht z. B: aus fünf Bündeln, die fünf Scheidewände bilden, durch
die die Brennkammer 2 in fünf gleiche Räume aufgeteilt wird. Jedes Bündel besteht
selbst wieder aus vier parallel geschalteten Röhren 3, die untereinander durch den
Stern 4. verbunden sind. Der Dampfweg ist durch Pfeile angegeben. Da das spezifische
Volumen des Dampfes beim Eintritt kleiner ist als nach der Überhitzung am Austritt,
so kann die Dampfeintrittsseite des Überhitzers kleinere Rohrquerschnitte haben
als die Dampfaustrittsseite. Im vorliegenden Beispiel sind auf Eintrittsseite zwei,
auf Austrittsseite aber drei Rohrbündel parallel geschaltet. Jeder durch zwei Rohrbündel
abgeteilte Raum wird, z. B. bei Brennkammern zu Verpuffungsgasturbinen oder Verptffungsdampferzeugern,
als selbständige Kammer betrachtet, und mit eigenen Brennstoffeinspritzvorrichtungen,
z. B. bei 5, und eigener Zündvorrichtung, z. B. bei 6, versehen. Infolge der durch
die Trennwände bewirkte>> Führung wird das Ausschieben der verbrannten Gase mit
Spül- oder Ladeluft erleichtert und ein Vermischen von Abgasen mit frischer Luft
weitgehend vermieden. Der Eintritt der Luft erfolgt
bei 7 (durch
ein Ventil, nicht gezeichnet). Der Austritt der Abgase kann sich irgendwo im kugelförmigen
Deckel 8 befinden.Fig. Z shows the front view, Fig. 2 the cross section of such a superheater.
The superheater consists z. B: from five bundles that form five partitions through
which the combustion chamber 2 is divided into five equal rooms. Every bundle is made
itself again from four tubes 3 connected in parallel, which are connected to one another by the
Star 4th connected. The steam path is indicated by arrows. Since the specific
The volume of the steam at the inlet is smaller than after overheating at the outlet,
so the steam inlet side of the superheater can have smaller pipe cross-sections
than the steam outlet side. In this example there are two
but three tube bundles connected in parallel on the outlet side. Each through two tube bundles
partitioned room is, for. B. in combustion chambers to deflagration gas turbines or deflagration steam generators,
viewed as a separate chamber, and with its own fuel injectors,
z. B. at 5, and its own ignition device, z. B. at 6, provided. As a result of the
the partition walls caused >> leadership is pushing out the burned gases with
Purge or charge air facilitates the mixing of exhaust gases with fresh air
largely avoided. The air enters
at 7 (through
a valve, not shown). The exit of the exhaust gases can be anywhere in the spherical
Cover 8 are located.
Wird in der Brennkammer das Brennstoff-Luft-Gemisch nicht unter gleichbleibendem
Druckverbrannt, sondernverpufft, so ist dieTemperatur der Gase im Innern der Kammer
großen Schwankungen unterworfen, denn sie wechselt zwischen der niedrigen Temperatur
der Spül-und Ladeluft, der sehr hohen Temperatur am Ende der Verpuffung und der
allmählich abnehmenden Temperatur während der Entspannung und Entladung der Verbrennungsgase.
Diese Veränderlichkeit der Temperatur kommt jedoch zum Unterschied gegenüber solchen
bekannten Überhitzeranlagen, bei welchen der Überhitzer die Wärme aus einer vorhergehenden
Heizperiode aufzunehmen in der Lage sein muß, nur an der äußeren Oberfläche der
bestrahlten Rohrwände zur Auswirkung, da die einzelnen Verpuffungen sehr schnell
aufeinanderfolgen. Bereits einige Millimeter innerhalb der Rohrwand stellt sich
eine gleichbleibende Mitteltemperatur ein, deren Höhe von Zeitdauer und Höhe der
Bestrahlung abhängt. Wird die Wandstärke der Rohre entsprechend groß gemacht, so
läßt sich erreichen, daß in der Rohrmasse genügend Wärme bei genügend hoher Temperatur
aufgespeichert wird, so daß die Wärmeabgabe nach dem Inneren des Rohres, also an
den zu überhitzenden Dampf, in gleichbleibendem Wärmestrom erfolgt. Im allgemeinen
wird dies eine Rohrwandstäike erfordern, die über diejenige, die aus Festigkeitsgründen
erforderlich ist, hinausgeht.If the fuel-air mixture in the combustion chamber is not constant
Pressure burned, but deflagrated, is the temperature of the gases inside the chamber
subject to great fluctuations, because it alternates between the low temperature
the purge and charge air, the very high temperature at the end of the deflagration and the
gradually decreasing temperature during the relaxation and discharge of the combustion gases.
However, this variability of the temperature is different from such
known superheater systems, in which the superheater takes the heat from a previous one
Must be able to record only on the outer surface of the heating season
irradiated pipe walls to the effect, since the individual deflagrations very quickly
successive. A few millimeters inside the pipe wall already arises
a constant mean temperature, the amount of time and amount of the
Irradiation depends. If the wall thickness of the pipes is made correspondingly large, so
it can be achieved that there is enough heat in the pipe mass at a sufficiently high temperature
is accumulated, so that the heat release to the inside of the tube, so on
the steam to be superheated takes place in a constant heat flow. In general
this will require a pipe wall strength that is greater than that required for reasons of strength
is required, goes beyond.
Bei Brennkammern, bei denen das Brennstoff-Luft-Gemisch nach dem Verpuffungsverfahren
verbrannt wird, zeigt sich auch, daß die mittleren Raumtemperaturen am Lufteintritt
niedriger sind als am Abgasaustritt, da an letzter Stelle meist noch heiße Abgase
zurückbleiben. Es werden aus diesem Grunde die Überhitzerrohre mit Vorteil in zwei
oder mehreren Gruppen angeordnet, die so in die Brennkammer eingebaut sind, daß
das Rohrbündel auf Dampfeintrittsseite in die Nähe des Lufteinlaßventils, das Rohrbündel
auf bampfaustrittsseite aber in die Nähe des Abgasauslasses der Brennkammer zu liegen
kommt. In Abb. 3 ist ein solcher mehrteiliger Überhitzer im Aufriß, in Abb. q. in
Draufsicht dargestellt. Der Eintritt des Dampfes erfolgt durch die senkrechten Rohre
9 am Einlaßende der Brennkammer, er strömt dann gleichzeitig in mehreren parallel
geschalteten, waagrechten Rohren io zum mittleren Rohr :i i, und von hier wieder
zu den äußeren Rohren 9 und so fort, bis das Ende der Brennkammer erreicht ist.
Durch die Zwischenwände 12 und 13, die in den Rohren eingebaut sind, erfolgt die
Ablenkung zu den waagrechten Überhitzerrohren. Sowohl um die Schweißarbeit zu erleichtern,
als auch um größere Oberflächen bei geringen Rohrquerschnitten unterzubringen, werden
die Rohre flach gedrückt, wie es in Abb. g- gezeigt ist.For combustion chambers in which the fuel-air mixture is based on the deflagration process
is burned, it is also shown that the mean room temperatures at the air inlet
are lower than at the exhaust outlet, as the exhaust gases are usually still hot in the last position
lag behind. For this reason, the superheater tubes are advantageously divided into two
or more groups arranged, which are installed in the combustion chamber that
the tube bundle on the steam inlet side near the air inlet valve, the tube bundle
on the steam outlet side but in the vicinity of the exhaust gas outlet of the combustion chamber
comes. In Fig. 3 such a multi-part superheater is shown in elevation, in Fig. Q. in
Top view shown. The steam enters through the vertical pipes
9 at the inlet end of the combustion chamber, it then flows simultaneously in several parallel
connected, horizontal pipes io to the middle pipe: i i, and from here again
to the outer tubes 9 and so on until the end of the combustion chamber is reached.
Through the partitions 12 and 13, which are built into the pipes, the
Distraction to the horizontal superheater pipes. Both to make the welding work easier,
as well as to accommodate larger surfaces with small pipe cross-sections
the tubes flattened as shown in Fig. g-.