DE661860C

DE661860C - Device for combustion air supply for pressurized combustion systems

Info

Publication number: DE661860C
Application number: DES118300D
Authority: DE
Original assignee: Rateau SA
Current assignee: Rateau SA
Priority date: 1935-04-29
Filing date: 1935-05-15
Publication date: 1938-06-29

Description

Vorrichtung zur Verbrennungsluftzufuhr für Druckfeuerungsanlagen Soll eine Feuerung mittels eines Gebläses, das durch eine die Kraft der Feuerungsabgase ausnutzende Turbine angetrieben wird, mit Druckluft gespeist werden, so können hierzu je nach dem Sonderfall der Anlage eine einzige oder mehrere Turbogebläsegruppen Verwendung finden.Device for the combustion air supply for pressurized combustion systems Soll a furnace by means of a fan, which is driven by the power of the furnace exhaust gases exploiting turbine is driven, are fed with compressed air, so can this Depending on the special case of the system, a single or several turbo blower groups Find use.

Für sehr große Einheiten kann es z. B. mit Rücksicht auf die erheblichen Gas- und Luftmengen, welche durch die Vorrichtungen strömen müssen, zweckmäßig erscheinen, die Gas- bzw. Luftmengen unter mehrere gleiche Vorrichtungen aufzuteilen, deren Betrieb dadurch oft leichter und deren Gesamtgewicht geringer wird, als wenn man einen einzigen Maschinensatz von entsprechend größeren Abmessungen verwenden würde.For very large units it can e.g. B. with regard to the significant Gas and air quantities that must flow through the devices appear appropriate, to divide the gas or air quantities among several identical devices, whose Operation as a result is often lighter and its total weight is lower than when one would use a single machine set of correspondingly larger dimensions.

Diese Unterteilung .ermöglicht ferner bei Betriebsstörungen an einer Maschine den Betrieb der Anlage noch, wenn auch in geringerem Umfange, mit den noch brauchbar gebliebenen Maschinen aufrechtzuerhalten.This subdivision also makes it possible in the event of malfunctions on one Machine still operate the plant, albeit to a lesser extent, with the still maintain usable machines.

Es können z. B. zwei Turbogebläsegruppen vorgesehen werden, von denen jede Gasturbine die Hälfte der gesamten, zur Verfügung stehenden Gasmenge verarbeitet, während jede der beiden Kreiselgebläse die Hälfte der der Feuerung insgesamt zu liefernden Druckluft auf den für den Betrieb :erforderlichen Druck bringt. Diese Anordnung bedingt die Verwendung von Gebläsen, die parallel arbeiten müssen, wodurch im besonderen eine Druckkurve in Abhängigkeit von der Fördermenge bei gleichbleibender Geschwindigkeit einzuhalten ist, die bei steigender Fördermenge stetig abnimmt.It can e.g. B. two turbo blower groups are provided, of which each gas turbine processes half of the total amount of gas available, while each of the two centrifugal fans closed half of the total of the furnace delivering compressed air to the pressure required for operation: These Arrangement requires the use of fans that have to work in parallel, which means in particular a pressure curve as a function of the flow rate with a constant The speed must be maintained, which decreases steadily as the delivery rate increases.

Bekannt ist es ferner, Gebläse zur Erzeugung von Verbrennungsluft derart stufenweise hintereinanderzuschalten, daß der Feuerung Verbrennungsluft unter verschiedenen Drücken je nach der durchlaufenden Stufenzahl zugeführt werden kann.It is also known, fans for generating combustion air to be switched in series in such a way that the combustion air is below the furnace different pressures can be supplied depending on the number of stages passing through.

Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung zur Verbrennungsluftzufuhr für Druckfeuerungsanlagen unter Verwendung zweier oder mehrerer Abgasturbogebläse dadurch verbessert, daß die Abgasturbogebläse derart angeordnet sind, daß die Gebläseturbinen von den Abgasen in Parallelschaltung, die Gebläse dagegen von der zu verdichtenden Verbrennungsluft nacheinander durchströmt werden: Bei Verwendung von z. B. zwei Maschinensätzen wird sich die Belieferung der beiden Turbinen mit den Feuerungsabgasen in zwei gleich große Ströme unterteilen, während die gesamte Luftmenge hintereinander die beiden Gebläse durchströmt, welche je die Hälfte der Verdichtung leisten.According to the invention, the device for supplying combustion air for Pressurized combustion systems using two or more exhaust gas turbo fans thereby improved that the exhaust gas turbo fan are arranged such that the fan turbines from the exhaust gases in parallel, the blower from the one to be compressed Combustion air is flowed through one after the other: When using z. B. two Machine sets will be supplying the two turbines with the combustion exhaust gases Divide into two equal streams, while the total amount of air is one behind the other flows through the two fans, which each perform half of the compression.

Ein Vergleich dieser Anlage mit einer solchen, bei welcher nicht nur die Turbinen, sondern auch die Gebläse parallel arbeiten, zeigt, daß die Gasturbinen in beiden Fällen unverändert bleiben. Dagegen brauchen die Gebläse bei der Anordnung gemäß der Erfindung nur halb soviel Laufräder zu enthalten wie in dem anderen Falle, da jedes Gebläse nur die Hälfte der Verdichtung zu liefern braucht. Diese Laufräder müssen jedoch -eriwas größer werden, da sie nun die doppelte Luftmenge wie vordem zu fördern haben.A comparison of this system with one in which not only the turbines but also the blowers work in parallel, shows that the gas turbines remain unchanged in both cases. On the other hand, the fans need in the arrangement according to the invention to contain only half as many impellers as in the other case, there every blower only needs to deliver half the compression. However, these impellers have to be somewhat larger, as they now have twice the amount of air as before have to promote.

Es wird so durch den Erfindungsgegeü-# stand der Vorteil einer erheblichen Gewichts-' und Raumersparnis erzielt.The subject of the invention thus has the advantage of a considerable Weight and space savings achieved.

Die Berechnung zeigt ferner, daß diese Unterteilung bei den zur Verwendung kommenden Gasdrücken und -temperaturen zu einer zweckmäßigeren Bemessung der Maschinensätze führt. Die folgenden summarischen überlegungen gestatten sich einen Begriff hiervon zu machen.The calculation also shows that this subdivision is used for coming gas pressures and temperatures for a more appropriate dimensioning of the machine sets leads. The following summary considerations allow themselves an idea of this close.

Die gebräuchlichen Kreiselgebläs,elaufräder besitzen bei ihrem besten Wirkungsgrad eine manometrische Leistung von etwa 0,5. Unter manometrischer Leistung wird das Verhältnis verstanden, wobei g die Erdbeschleunigung, H die vom Laufrad erzeugte Gesamtdruckhöhe und u die Umfangsgeschwindigkeit des Rades bedeuten.Conventional centrifugal blowers have a manometric power of around 0.5 at their best efficiency. Manometric power is understood to mean the ratio, where g is the acceleration due to gravity, H is the total pressure generated by the impeller and u is the peripheral speed of the wheel.

Bei dem Laufrad einer Aktionsturbine, wobei H dann die gesamte, in dem betreffenden Rad ausgenutzte Druckhöhe bezeichnet, ergibt sich, daß der beste Wirkungsgrad bei einem Wert des Verhältnisses um etwa. 2 erreicht wird.In the case of the impeller of an action turbine, where H then represents the entire in denotes the pressure height used for the wheel in question, it turns out that the best Efficiency at a value of the ratio around about. 2 is reached.

Bei den betriebsüblichen Werten der Drücke, die zwischen i und 2 Atm. liegen, und der Gastemperaturen, die etwa 5oo bis 6oo° C betragen, stellt sich die Höhe des vom Gebläse gelieferten Druckes auf etwa die Hälfte des von der Turbine verarbeiteten Druckgefälles. Unter diesen Umständen müssen bei gleichen Umfangsgeschwindigkeiten, d. h. bei gleich großen Laufraddurchmessern und Anordnung der Räder auf derselben Welle, doppelt so viele Gebläseräder wie Turbinenräder verwendet werden, damit die beiden Maschinen mit bestem Wirkungsgrad arbeiten.At the normal operational values of the pressures, which are between 1 and 2 Atm. lie, and the gas temperatures, which are about 5oo to 6oo ° C, the The amount of pressure supplied by the fan to about half that of the turbine processed pressure gradient. Under these circumstances, at the same peripheral speeds, d. H. with the same size impeller diameters and arrangement of the wheels on the same Shaft, twice as many fan wheels as turbine wheels are used to make the both machines work with the best possible efficiency.

Da andererseits die Menge der Feuerungsabgase etwa das Doppelte der entsprechenden Luftmenge beträgt, so benötigen die Gase doppelt so große Durchgangsquerschnitte wie die Luft, wenn gleiche Geschwindigkeiten für beide beibehalten werden sollen.On the other hand, since the amount of combustion gases is about twice the corresponding amount of air, the gases need twice as large a passage cross-section like air when equal speeds are to be maintained for both.

Diese beiden Überlegungen führen dazu, die Gase in zwei parallel betriebenen Turbinenrädern auszunutzen, ,dagegen die Verdichtung der Luft in zwei Stufen mit zwei Gebläsen durchzuführen, deren Raddurchmesser etwa gleich den Turbinenlaufrädern ist und die hintereinandergeschaltet sind.These two considerations lead to the gases operating in parallel in two To take advantage of turbine wheels, on the other hand, the compression of the air in two stages with perform two blowers, the wheel diameter of which is approximately equal to the turbine runners and that are connected in series.

Die Zeichnung stellt schematisch als Beispiel im Aufriß einen Teilschnitt durch einen Kessel mit drei Sammlern und etwa lotrechten Rohrbündeln dar, der gemäß der Erfindung mit zwei Turbogebläsesätaen ausgerüstet ist. Die durch die Leitung i angesaugte Luft _wird zunächst im Gebläse 2 verdichtet und dann durch die Leitung 3 dem Saugstutzen des zweiten Gebläses 4 zugeführt, der sie auf den gewünschten Enddruck Zweiter verdichtet und sie dann durch die Leitung 5 in die Luftdüsen o: dgl. der Brenner 6 für flüssigen Brennstoff drückt. Nachdem die Feuerungsgase die Rohrbündel 7 durchstrichen haben, gelangen sie durch die Leitungen 8 und g zu den beiden Gasturbinen io und i i. Beim Entweichen aus diesen Turbinen vereinigen sie sich in der Kaminleitung 12, aus der sie in die Außenluft abgeführt werden oder :eine weitere Anzahl von Rohrbündeln durchstreichen müssen.The drawing shows schematically a partial section in elevation as an example by a boiler with three collectors and approximately vertical tube bundles, according to the invention is equipped with two Turbo Bläsesätaen. The one through the line i sucked in air _is first compressed in fan 2 and then through the line 3 supplied to the suction port of the second fan 4, which they to the desired Final pressure second compressed and then through line 5 into the air nozzles o: Like. The burner 6 presses for liquid fuel. After the combustion gases the Have crossed tube bundle 7, they get through the lines 8 and g to the both gas turbines io and i i. When they escape from these turbines, they unite in the chimney pipe 12, from which they are discharged into the outside air or : have to cross out another number of tube bundles.

Die Leistung der Gasturbinen kann durch eine Zusatzkraftquelle ergänzt werden, die z. B. durch einen einzigen Motor oder eine Dampfturbine 13 geliefert wird, welche auf der Welle eines der beiden Turbogebläsesätze angebracht ist. Es kann auch ein Zusatzmotor für beide Maschinengruppen vorgesehen werden. In diesem Falle ist es immer möglich, die Anlage im Betrieb zu halten, selbst wenn. eine der Gruppen durch eine Betriebsstörung ausfällt, da das in Betrieb bleibende Gebläse die Luft durch das andere stillstehende Gebläse hindurchsaugt bzw. hindurchdrückt. Hierdurch kann der Betrieb unter etwa halber Last aufrechterhalten werden. Dieser Betrieb bei Stillsetzung eines Maschinensatzes kann auch bei schwachen Belastungen zweckmäßig erscheinen.The power of the gas turbines can be supplemented by an additional power source be that z. B. supplied by a single motor or a steam turbine 13 which is attached to the shaft of one of the two turbo blower sets. It an additional motor can also be provided for both machine groups. In this Case it is always possible to keep the system in operation, even if. one of the Groups fails due to a malfunction because the fan remains in operation sucks or pushes the air through the other stationary fan. This allows operation to be maintained under approximately half the load. This Operation when a machine set is shut down can also be used with low loads seem appropriate.

Claims

PATI: N CLAIM: i. Device for supplying combustion air for pressurized combustion systems by means of two or more exhaust gas turbo fans, characterized in that the Exhaust gas turbo fans are arranged such that the fan turbines (i o, I i) of the exhaust gases in parallel, the fans (2, 4) on the other hand from the one to be compressed Combustion air are flowed through one after the other.

2. Device for supplying combustion air according to claim i, characterized in that only for one turbo blower group (4, 11) an additional engine (13) is provided, which when the turbine power drops comes into activity in addition.