DE546779C - Betriebsverfahren fuer Brennkraftturbinenanlagen - Google Patents

Betriebsverfahren fuer Brennkraftturbinenanlagen

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DE546779C
DE546779C DE1930546779D DE546779DD DE546779C DE 546779 C DE546779 C DE 546779C DE 1930546779 D DE1930546779 D DE 1930546779D DE 546779D D DE546779D D DE 546779DD DE 546779 C DE546779 C DE 546779C
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E H HANS HOLZWARTH DR ING
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C5/00Locomotives or motor railcars with IC engines or gas turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/08Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with working fluid of one cycle heating the fluid in another cycle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens am Längsschnitt durch eine Lokomotivantriebsanlage.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Betriebsverfahren für Breimkraftturbinenanlagen, die aus gebläseantreibenden Verpuffungsbrennkraftturbinen, diesen nachgeschalteten Dauerstrom- und mit abwärmeerzeugtem Dampf betriebenen Dampfturbinen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß den Ausströmgasen der Verpuffungsbrennkraftturbinen, bevor sie die Dauerstromturbinen beaufschlagen, Wärme entzogen, die mit der zur Kühlung der Brennkraftturbinen abgeführten Wärme zur Dampferzeugung ausgenutzt wird. Betriebsverfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß Abgaswärme auf zweckmäßig vorgewärmtes Speisewasser, unter Verdampfung desselben, übertragen und der erzeugte Dampf mit dein mittels derKühlwärine erzeugten vereinigt wird, wobei die Abgase vor Abgabe der Dampferzeugungswärine die zurüberhitzung des insgesamt erzeugten Dampfes erforderliche Wärme abgegeben haben. 3. Brennkraftturbinenanlage, die aus gebläseantreibenden Verpuffungsbrennkraftturbinen, diesen nachgeschalteten Dauerstrom- und mit abwärmeerzeugtem Dampf betriebenen Dampfturbinen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in die Feuergaswege zwischen den einzelnen Turbinenstufen abgasbeheizte Zusatzdampfkessel geschaltet sind, deren Dampfräume mit denDampfräumen der dieKühl-,värme ausnutzenden Wärmetauschern in Verbindung stehen. Brennkraftturbinenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdampfkessel in die Feuergaswege zwischen L'berhitzer und Dauerstromturbinen geschaltet wird.
DE1930546779D 1930-07-27 1930-07-27 Betriebsverfahren fuer Brennkraftturbinenanlagen Expired DE546779C (de)

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DE (1) DE546779C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1195553B (de) * 1962-09-20 1965-06-24 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Gasturbinenanlage mit einem Zweistoff-Treibmittel
DE1210629B (de) * 1960-05-02 1966-02-10 Anxionnaz Rene Waermekraftanlage mit kombiniertem Kraftfluss

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1210629B (de) * 1960-05-02 1966-02-10 Anxionnaz Rene Waermekraftanlage mit kombiniertem Kraftfluss
DE1195553B (de) * 1962-09-20 1965-06-24 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Gasturbinenanlage mit einem Zweistoff-Treibmittel

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