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Betriebsverfahren für Brennkraftturbinenanlagen Es sind bereits Abwärmeverwertungsanlagen
im Brennkraftmaschinenbau bekannt geworden, in denen den Ausströmgasen einer Brennkraftmaschine
Wärme entzogen und diese mit der zur Kühlung der Brennkraftmaschinen abgeführten
Wärme zur Dampferzeugung ausgenutzt wird. Um gleichzeitig die erforderliche niedrige
Kühlwassertemperatur einzuhalten, setzte man das Kühlwasser unter den Unterdruck
der Niederdruck-stufe einer Dampfturbine und nutzte den mit den Abgasen der Brennkraftmaschine
erzeugten Hochdruckdampf in üblicher Weise in dem Hochdruckteil einer Turbine aus.
Die Ausströmgase wurden also nach Abgabe der Dampferzeugungs- und Überhitzungswärme
in das Freie entlassen.
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Demgegenüber beruht vorliegende Erfindung auf der eigen- und neuartigen
Erkenntnis, daß bei Brennkraftturbinenanlagen die aus Gebläse antreibenden V erpuffungsbrennkraftturbinen,
diesen nachgeschalteten Dauerstrom- und mit abwärmeerzeugtem Dampf betriebenen Dampfturbinen
bestehen, der Wärmeinhalt der Verbrennungsgase, welche aus der gebläseantreibenden
Verpuffungsbrennkraftturbine ausströmen, so groß ist, daß trotz Überhitzung der
insgesamt erzeugten Dampfmenge noch Wärme zur unmittelbaren Erzeugung von Dampf
zur Verfügung steht, ohne daß die Anfahrleistung der mit denAusströmgasen beaufschlagten
Dauerstromturbinen unter das Maß absinkt, das der Leistungsverteilung auf die gas-
und dampfbeaufschlagten Teile der Dehnungsmaschine entspricht. Die Erfindung beruht
auf der weiteren Erkenntnis, daß ohne Ausnutzung der Verbrennungsgaswärme, die noch
nach Überhitzung des insgesamt erzeugten Dampfes trotz Abgabe der Anfahrleistung
in den Ausströmgasen der Verpuffungsbrennkraftturbine zurVerfügung steht,vomDampfteil
der Dehnungsmaschine die der Leistungsverteilung entsprechende Anfahrleistung nicht
abgegeben werden kann, weil die ohne Ausnutzung dieser Wärmemenge erzeugten Dampfgewichte
zu gering sind. Das gemäß vorliegender Erfindung vorgeschlagene Betriebsverfahren
kennzeichnet sich somit dadurch, daß den Ausströmgasen der Verpuffungsbrennkraftturbine,
bevor sie die Dauerstromturbinebeaufschlagen,Wärme entzogen, die mit der zur Kühlung
der Brennkraftturbine abgeführten Wärme zur Dampferzeugung ausgenutzt wird. Hierdurch
ergibt sich den bekannten Anlagen gegenüber die Möglichkeit, unter Last anfahren
und insbesondere bei Fahrzeugen die erforderliche Anfahrleistung entwickeln zu können.
Vorteilhaft wird die Abgaswärme dabei auf zweckmäßig vorgewärmtes Speisewasser,
unter Verdampfung desselben, übertragen und der erzeugte Dampf mit dem mittels derKühlwärme
erzeugten vereinigt, wobei die Abgase vor Abgabe der Dampferzeugungswärme die zur
Überhitzung des insgesamt erzeugten
Dampfes erforderliche Wärme
abgegeben haben.
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Brennkraftturbinenanlagen, die in an sich bekannter Weise aus gebläseantreibenden
Verpuffungsbrennkraftturbinen, diesen nachgeschalteten. Dauerstrom- und mit abwärmeerzeugtem
Dampf betriebenen Dampfturbinen bestehen, kennzeichnen sich, damit in ihnen das
neue Betriebsverfahren durchführbar ist, somit durch in die Feuergaswege zwischen
den einzelnen Turbinenstufen eingeschaltete, abgasbeheizte Zusatzdampfkessel, deren
Dampfräume mit den Dampfräumen @ der die Kühlwärme ausnutzenden Wärmetauscher in
Verbindung stehen. Werden die Zusatzdampfkessel in die Feuergaswege zwischen überhitzer
und Dauerstromturbinen eingeschaltet, so ergibt sich die Möglichkeit, besonders
hohe überhitzungsgrade des Dampfes zu erreichen.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens
am Längsschnitt durch eine Lokomotivantriebsanlage.
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Es bezeichnet i die Verpuffungsbrennkraftturbine, deren Kühlwärme
in üblicher Weise zur Dampferzeugung benutzt wird. Es sind beispielsweise sämtliche
zu kühlenden Teile von einem Kühlölfilm umgeben, der die Kühlwärme aufnimmt. DasaufgeheizteKühlöl
wird bei 2 gesammelt und durch Wirkung der Umwälzpumpe 3 in den Kühlöldampfkessel
d. befördert. In diesem vorteilhaft als Ouerstromkühler ausgebildeten Wärmetauscher
gibt das mit etwa 265° eintretende Kühlöl Wärme an zweckmäßig vorgewärmtes Speisewasser
ab und strömt, auf etwa 23o° zurückgekiihlt, über Stutzen 5 in die Verpuffungsbrennkraftturbine
i zurück. In dieser ist durch gestrichelte Linien eine Verpuffungskammer mit den
Ein- und Auslaßorganen angedeutet. Durch dieRückkühlung desKühlöles imKühlöldampfkessel
4. wird Dampf von etwa 2o at erzeugt, der über Leitung 6 abgezogen wird. Erfindungsgemäß
wird nun außer der zur Kühlung der Verpuffungsbrennkraftturbine abgeführten Wärme
zur zusätzlichen Dampferzeugung Wärme aus den Ausströmgasen nutzbar gemacht. In
den Weg der die Verpuffungsbrennkraftturbine bei 7 verlassenden Ausströmgase ist
daher ein Dampfkessel 8 eingeschaltet, der ebenfalls mit zweckmäßig vorgewärmtem
Speisewasser beschickt wird. In der Erkenntnis, daß der Wärmeinhalt der Ausströmgase
trotz primärer Abarbeitung in der Verpuffungsbrennkraftturbine und trotz der vorzusehenden
Dampferzeugung groß genug ist, um die erzeugte Dampfmenge zu überhitzen, ist in
den Weg der Ausströmgase ein überhitzer 9..geschaltet, der sowohl den durch Leitung
6 zugeführten Dampf aus dem Kühlöldampfkessel 4 wie den über Leitung io zugeführten
Dampf aus dem Zusatzdampfkessel 8 überhitzt. Der gebildete überhitzte Dampf wird
über Leitung i i einer Dampfturbine 12 zugeleitet, die ihre Leistung über das Getriebe
13 auf die Blindwelle 1.4 und auf die mit dieser gekuppelten Treibräder der Lokomotive
abgibt. Die Ausströmgase der Verpuffungsbrennkraftturbine i werden nach Abgabe der
'Überhitzungs- und Dampferzeugungswärme in den Wärmetauschern 9 und 8 über Stutzen
15 einer Däuerstromturbine 16 zugeführt, die ebenfalls über Getriebe 13 und Blindwelle
14 ihre Leistung auf die Treibräder der Lokomotive überträgt. Die Verpuffungsbrennkraftturbinei
gibt dagegen ihre Leistung über Vorgelege 17 ausschließlich zum Antrieb desVerdichters
18 ab. Die in diesem erzeugte Ladeluft wird der Verpuffungsbrennkraftturbine i über
Leitung i9 zugeführt. Die in der Dauerstromt' 16 völlig abgearbeiteten Feuergase
werden über Leitung 17d in das Freie entlassen; der Abdampf der Dampfturbine 12
strömt über Stutzen i8a ab. Entweder in die Leitung 17a oder in die Leitung 18d
ist ein nicht gezeichneter Wärmetauscher zur Vorwärmung für das Speisewasser eingeschaltet,
das dem Wärmetauscher q. und 8 über die Anschlüsse 19a und 2o zugeführt wird.
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Wie die Zeichnung zeigt, ist Zusatzdampfkessel 8 im Feuergasweg hinter
dem Überhitzer 9 angeordnet. Hierbei ist die Erkenntnis verwertet, daß die Leistungen
der Dampfturbine 12 bzw. der Dauerstromturbine 16 mit der erforderlichen Antriebsleistung
der Lokomotive, insbesondere beim Anfahren, übereinstimmen, trotzdem die Feuergase
bereits in der Verpuffungsbrennkraftturbine i die zum Antrieb des Verdichters 18
erforderliche Leistung entwickelnund in denWärmetauschern9 und 8 den insgesamt erzeugten
Dampf überhitzen bzw. die erforderliche Zusatzdampfmenge liefern. Bei der gezeigten
Anordnung ist dabei durch primäre Abarbeitung der Feuergase in der Verpuffungsbrennkraftturbine
i und durch Abgabe der überhitzungswärme im Wärmetauscher g das Temperaturgebiet
der Feuergase so gesenkt worden, daß im Zusatzdampfkessel 8 eine wirtschaftliche
Dampfentwicklung stattfindet, ohne daß das in der Dauerstromturbine 16 zu verwertende
restlicheArbeitsvermögen derFeuergase unter das Maß gesenkt wird, das die Entwicklung
des erforderlichen Teiles der Lokomotivantriebsleistung gewährleistet. Vorteilhaft
sind dabei die Wärmetauscher 8 und 9 zu einer einzigen baulichen Einheit zusammengefaßt,
so daß ,sich durch Anordnung des Zusatzdampfkessels der. einfache und übersichtliche
Aufbau derartiger Brennkraftturbinenanlagen nicht ändert.