DE69416276T2

DE69416276T2 - Heizgaskrümmer für Gasturbine mit zwei Zusatzbrennkammern

Info

Publication number: DE69416276T2
Application number: DE69416276T
Authority: DE
Inventors: Arthur William Winter Park Florida 32792 Mcguigan; Benjamin Craig Winter Park Florida 32792 Wiant
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: KR950019074A; EP0656463B1; EP0656463A1; JPH07189734A; ES2126719T3; CA2137181A1; TW265385B; DE69416276D1; US5497613A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinensystem zum Erzeugen von Wellenleistung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesonders auf Rohrverteiler für heißes Gas für ein Gasturbinensystem mit einer Vielzahl von äußeren Zusatzbrennern zum Erwärmen von Gas von einem unter Druck gesetzten Wirbelschichtbrenner ("PFBC").
Die hohe Wirksamkeit, die geringen Kapitalkosten und die kurze Führungszeit von Systemen, die auf Gasturbinen beruhen, machen sie für elektrische Versorgungsbetriebe als ein Mittel zum Herstellen von elektrischer Leistung besonders attraktiv. Traditionellerweise ist aber Gasturbinenbetrieb auf teuere, manchmal seltene Brennstoffe begrenzt worden - hauptsächlich destilliertes Öl und Naturgas. Als Ergebnis der leichten Verfügbarkeit und der geringen Kosten von Kohle ist für die Entwickelung eines Gasturbinensystems zum Erzeugen von elektrischer Leistung, das Kohle als Hauptbrennstoff benutzen kann, ein beträchtliches Bemühen aufgewandt worden. Ein Gebiet, auf das sich diese Bemühungen konzentriert haben, betrifft Systeme, in denen die Verbrennung von Kohle in einem unter Druck gesetzten Wirbelschichtbrenner "PFBC" ausgeführt wird.
In einer der einfachsten Gasturbinen/PFBC-Leistungsanlagenanordnungen dient Umgebungsluft, die in dem Kompressorabschnitt der Gasturbine verdichtet wird, dazu, um die Schicht aufzuwirbeln und liefert Verbrennungsluft für den PFBC. Nach der Verbrennung in dem PFBC wird die Luft, die nun auf einer hohen Temperatur ist und von den Produkten der Verbrennung und mitgeführten Teilchenmaterial verunreinigt ist, von dem PFBC abgelassen Die Luft strömt dann durch ein Zyklontrenngerät, in dem ein großer Teil des Teilchenmaterials entfernt wird. Die Luft wird dann auf den Turbinenabschnitt der Gasturbine gerichtet, wo sie ausgedehnt wird, dabei wird nützliche Wellenleistung hergestellt. Nach der Ausdehnung wird die von der Turbine abgelassene verunreinigte Luft zur Atmosphäre entlüftet.
Die thermodynamische Wirksamkeit eines solchen Systems ist aber schlecht wegen des Bedarfs, die Schichttemperatur und daher die Temperatur der Luft zu begrenzen, die in den Turbinenabschnitt eintritt, um Einfang des Schwefels in der Kohle zu optimieren und Übertragung von schädlichen Alkalidämpfen in den Turbinenabschnitt zu vermeiden. Dieses steht im Gegensatz zu modernen mit Gas oder flüssigem Brennstoff gefeuerten Gasturbinen, die mit Turbineneinlassgastemperaturen so hoch wie 1425ºC (2600ºF) arbeiten können. Wie in der Technik wohlbekannt ist, erhöht das Erhöhen der Temperatur des Gases, das in den Turbinenabschnitt eintritt, die Leistungsausgabe und die Wirksamkeit der Gasturbine.
Um maximale Wirksamkeit zu erreichen, ist so vorgeschlagen worden, einen getrennten Zusatzbrenner zu benutzen, das heißt, einen Brenner außerhalb der Gasturbine und dem PFBC , um die Temperatur der Luft, die den PFBC verlässt, auf die Temperatur zu erhöhen, die für maximale Wirksamkeit in der Turbine erfordert ist. Obwohl der Zusatzbrenner mit Öl oder Naturgas gefeuert werden kann, um Kohleausnutzung zu maximieren, ist die Zugabe eines Pyrolysebehandlungsbetriebs (Verkohlungsgeräts) zu dem System vorgeschlagen worden. Das Verkohlungsgerät wandelt Kohle in ein geringes BTU-Gas und feste, kohlenstoffhaltige Holzkohle um. Das geringe BTU-Gas wird in dem Zusatzbrenner gebrannt und die Holzkohle wird in dem PFBC gebrannt.
Zusätzlich kann es erwünscht sein, mehr als einen Zusatzbrenner zu benutzen - zum Beispiel, um zu gestatten, dass die Gasturbine im Betrieb bleibt, während einer der Zusatzbrenner repariert wird. In solchen Situationen muss aber das heiße Gas von dem (den) Zusatzbrenner(n), die im Dienst bleiben, so gleichmäßig wie möglich um den Turbinenabschnitt verteilt werden, um das Schaffen eines asymmetrischen Strömungsmusters in dem Turbinenabschnitt wegen des nicht betriebenen Zusatzbrenners zu vermeiden. Daher wäre es wünschenswert, ein Rohrverteilersystem zum Verteilen von heißem Gas von jeder von einer Vielzahl von Zusatzbrennern zu dem Einlass zu dem Turbinenabschnitt einer Gasturbine zu liefern, so dass das heiße Gas von jedem individuellen Brenner symmetrisch um den Turbineneinlass verteilt ist.
Daher ist es die allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rohrverteilersystem zum Verteilen von heißem Gas von jeder von einer Vielzahl von Zusatzbrennern zu dem Einlass zu dem Turbinenabschnitt einer Gasturbine zu liefern, so dass das heiße Gas von jedem individuellen Brenner symmetrisch um den Turbineneinlass verteilt ist.
Das Dokument des Standes der Technik US-A-2662371 beschreibt ein Gasturbinensystem; das einen ersten Brenner zum Brennen eines Brennstoffs in einem Druckas umfasst, um eine erste heiße Gasströmung herzustellen, einen zweiten Brenner zum Brennen eines Brennstoffs in einem Druckgas, um eine zweite heiße Gasströmung herzustellen, eine Turbine mit einem Einlass zum Empfangen der ersten und zweiten heißen Gasströme zur Ausdehnung darin, einen ersten Rohrverteiler mit (i) einem Mittel zum Empfangen der ersten heißen Gasströmung von dem ersten Brenner und (ii) einem Mittel zum Richten der ersten heißen Gasströmung zu ersten und zweiten Auslassöffnungen, wobei die ersten und zweiten Auslassöffnungen in Strömungsverbindung mit ersten und zweiten Teilen des Turbineneinlasses sind, und einen zweiten Rohrverteiler mit (i) einem Mittel zum Empfangen der zweiten heißen Gasströmung von dem zweiten Brenner und (ii) einem Mittel zum Richten der ersten und zweiten Teile von der zweiten heißen Gasströmung zu dritten und vierten Auslassöffnungen, wobei die dritten und vierten Auslassöffnungen in Strömungsverbindung mit dritten und vierten Teilen des Turbineneinlasses sind, wobei die dritte Auslassöffnung zwischen den ersten und zweiten Auslassöffnungen angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einem wie in dem Dokument des Standes der Techniks beschriebenen Gasturbinensystem, und ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Rohrverteiler eine torusförmige Kammer bildet, das Mittel zum Richten der ersten und zweiten Teile von der zweiten heißen Gasströmung des ersten Rohrverteilers erste und zweite Kanäle umfasst, die an die torusförmige Kammer des ersten Rohrverteilers angeschlossen sind, und ein Mittel zum Richten der ersten und zweiten Teile der zweiten heißen Gasströmung des zweiten Rohrverteilers dritte und vierte Kanäle umfasst, die an die torusförmige Kammer des zweiten Rohrverteilers angeschlossen sind.
Fig. 1 ist ein schematisches Diaramm eines Gasturbinensystems nach der vorliegenden Erfindung mit Benutzung von einem PFBC, zwei Zusatzbrennern und dem Rohrverteilersystem für heißes Gas der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Längsquerschnitt durch ein Teil der in Fig. 1 gezeigten Gasturbine in der Nachbarschaft des Rohrverteilersystems für heißes Gas.
Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht des in Fig. 2 gezeigten hinteren Rohrverteilers für heißes Gas.
Fig. 4 ist eine isometrische Ansicht des in Fig. 2 gezeigten vorderen Rohrverteilers für heißes Gas.
Fig. 5 ist eine isometrische Ansicht der in Fig. 3 und 4 gezeigten zusammengebauten vorderen und hinteren Rohrverteiler.
Wenn man auf die Zeichnungen Bezug nimmt, dann wird in Fig. 1 ein Gasturbinensystem für festen Brennstoff gezeigt. Ein Sauerstoff tragendes Gas 6 wie Umgebungsluft tritt in den Kompressorabschnitt 2 einer Gasturbine ein und wird verdichtet. Ein Hauptteil 21 der von dem Kompressor 2 hergestellten Druckluft 20 wird auf einen unter Druck gesetzten Wirbelschichtbrenner ("PFBC") 8 gerichtet. Der PFBC verbraucht einen festen Brennstoff 18, der eine Holzkohle sein kann, die von einem Verkohlungsgerät 9 hergestellt wird, wie weiter unten diskutiert wird. Der PFBC 8 umfasst eine Verbrennungskammer, in der der feste Brennstoff in einer unter Druck gesetzten Wirbelschicht gehalten wird, um Verbrennung zu fördern. Die Druckluft wirbelt die Schicht auf und liefert den Sauerstoff der zur Verbrennung des festen Brennstoffs notwendig ist. Als Ergebnis der Verbrennung des aufgewirbelten festen Brennstoffs in der Druckluft stellt der PFBC 8 ein heißes Druckgas 32 her.
Wie vorher diskutiert worden ist, ist die Temperatur des Gases 32, das von dem PFBC 8 hergestellt wird, begrenzt, um den Einfang des Schwefels in dem festen Brennstoff zu optimieren und Übertragung von schädlichen Alkalidämpfen in den Turbinenabschnitt 4 zu vermeiden. Die Leistung, die von einer Gasturbine 1 hergestellt wird, ist aber proportional zu dem Temperaturabfall über seinem Turbinenabschnitt 4, so dass, je höher die Temperatur des Gases ist, das in die Turbine eintritt, umso größer ist die hergestellte Leistung. Daher wird nach einem wichtigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung das heiße Gas 32, das von dem PFBC 8 hergestellt wird, das nun von den Verbrennungsprodukten verunreinigt ist, auf ein Zyklontrenngerät 10 gerichtet, und dann auf zwei äußere Zusatzbrenner 14 und 15. (Der hier benutzte Ausdruch "äußerer" heißt außerhalb der Gasturbinenschale 40, gezeigt in Fig. 2.) Die äußeren Zusatzbrenner 14 und 15 werden mit gasförmigem Brennstoff von dem Verkohlungsgerät 9 beliefert.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird das Verkohlungsgerät 9 mit Kohle 11 beliefert, die es mit Benutzung eines Pyrolyseprozesses in eine kohlenstoffhaltige Holzkohle 18 und ein auf Kohlenwasserstoff beruhendes Gas 28 umwandelt, typischerweise ein geringes BTU-Gas. Zusätzlich zu Kohle 11 umfasst das Verkohlungsgerät 9 einen Vorrat von Sauerstoff mit hohem Druck. Ein solcher Sauerstoff wird durch Entlüften eines Teils 22 der Luft 20 erhalten, die von dem Kompressorabschnitt 2 zu einem Verstärkungkompressor 13 entlassen wird, und dann zu dem Verkohlungsgerät 9. Der von dem Verkohlungsgerät 9 geringe gasförmige BTLT-Brennstoff 28 wird in zwei Ströme 29 und 30 aufgeteilt, die jeweils auf die Zusatzbrennern 14 und 15 gerichtet werden, wo der Brennstoff in dem heißen Gas 32 verbranat wird, dabei wird seine Temperatur weiter erhöht. Ausreichender Gasbrennstoff 29 und 30 wird in den Zusatzbrennern 14 und 15 verbrannt, so dass die Gasströme 35 und 36, die von ihnen entlassen werden, auf die erwünschte Temperatur für die erwünschte Ausgabe der Turbine erwärmt werden.
Die Gasströme 35 und 36 mit hoher Temperatur von den Zusatzbrennern 14 und 15 werden dann auf den Turbinenabschnitt 4 der Gasturbine 1 mit Benutzung des Rohrverteilersystems der vorliegenden Erfindung gerichtet, wie weiter unten diskutiert wird. Die heißen Gasströme 35 und 36 werden in dem Turbinenabschnitt 4 ausgedehnt, dabei stellen sie eine ausreichende Leistung in dem Gasturbinenläufer 12 her, um einen elektrischen Generator 5 anzutreiben. Das ausgedehnte Gas 7 wird dann zur Atmosphäre oder einem Wärmewiedergewinnungsdampfgenerator (nicht gezeigt) entlassen.
Fig. 2 zeigt eine Querschnitt durch ein Teil der in Fig. 1 gezeigten Gasturbine. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umschließt ein ungefähr zylindrisches Gehäuse 40 einen zentralen Abschnitt 3 der Gasturbine 1, die zwischen dem Kompressor abschnitt 2 und dem Turbinenabschnitt 4 angeordnet ist. Der Kompressorabschnitt 2 umfasst ein Teil des Läufers 12, um den eine Vielzahl von Scheiben und sich drehende Blätter 91 peripher in Reihen angeordnet sind. Zusätzlich umfasst der Kompressor eine Vielzahl von stationären Schaufeln 104, die in sich erstreckenden peripheren Reihen zwischen jeder Reihe von sich drehenden Blättern 91 angeordnet sind. Der Kompressor induziert Umgebungsluft 6 an seinem Einlassende und entlässt Druckluft 20 durch einen konisch geformten Zerstreuer 17 an seinem Auslassende.
Die von dem Kompressorabschnitt 2 entlassene Druckluft 20 strömt in eine ringförmige Kammer 42, die von der Gasturbinenschale 40 gebildet ist. Die Kammer 42 umgibt ein Teil des Läufers 12 --das Drehmomentrohr genannt wird --, das das Kompressorteil des Läufers an das Turbinenteils des Läufers anschließt, dabei den Kompressor 2 befähigt, von der Leistung getrieben zu werden, die in dem Turbinenabschnitt 4 hergestellt wird. Ein zylindrisches Gehäuse 46 trennt den Läufer 12 von der Kammer 42.
Eine Leitung 24 ist an die Schale 40 angeschlossen, um die Kammer 42 in Luftströmungsverbindung mit dem PFBC 8 und dem Verkohlungsgerät 9 zu bringen, dabei wird verursacht, dass die Druckluft 20 aus der Kammer 42 austritt. Nachdem es in dem PFBC 8 und den Zusatzbrennern 14 und 15 erwärmt worden ist, wird das Teil 21 der Luft 20, das auf den PFBC 8 gerichtet wurde, in Gestalt von heißen Gasströmen 35 und 36 wieder an die Kammer 42 zurückgegeben. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, werden die heißen Gasströme 35 und 36 von Leitungen 25 und 26, die sich durch die Schale 40 erstrecken, auf die Kammer 42 gerichtet.
Die Leitung 26 richtet den heißen Gasstrom 35 von dem Zusatzbrenner 14 auf einen Einlass 58, der in dem hinteren Rohrverteiler 54 gebildet ist. Die Leitung 25 richtet den heißen Gasstrom 36 von dem Zusatzbrenner 15 auf einen Einlass 56 in einem vorderen Rohrverteiler 52, wobei der vordere Rohrverteiler 52 axial stromauf von dem hinteren Rohrverteiler 54 angeordnet ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Rohrverteiler 52 und 54 in der Kammer 42 angeordnet, um von der Schale 40 umschlossen zu sein.
Der vordere Ruhrverteiler 52 ist jeweils von vorderen und hinteren sich radial erstreckenden kreisförmigen Endwänden 96 und 97, und jeweils von konzentrischen inneren und äußeren zylindrischen Wände 100 und 101 gebildet, dabei wird eine torusförmige Kammer 60 geschaffen. Der hintere Rohrverteiler 54 ist jeweils von vorderen und hinteren sich radial erstreckenden kreisförmigen Endwänden 98 und 99, und jeweils von konzentrischen inneren und äußeren zylindrischen Wände 102 und 103 gebildet, dabei wird eine torusförmige Kammer 62 geschaffen. Die Rohrverteiler 52 und 54 haben jeweils zentral angeordnete Löcher 84 und 85, die ihnen gestatten, den Kompressorzerstreuer 17 und den Läufer 12 zu umkreisen.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat der hintere Rohrverteiler 54 drei im wesentlichen axial ausgerichtete Kanäle 48, die sich von Öffnungen 70 erstrecken, die in seiner hinteren Endwand 99 gebildet sind. (Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf drei Kanäle für jeden Rohrverteiler beschrieben ist, kann die Erfindung gleichermaßen zur Benutzung mit einer größeren oder geringeren Anzahl von Kanälen angewandt werden.) Die Öffnungen 70 bilden Einlässe für die Kanäle 48, die sie in Strömungsverbindung mit der torusförmigen Kammer 62 bringen und sind gleichförmig um einen Kreis beabstandet. So verteilt der hintere Rohrverteiler 54 den heißen Gasstrom 35, den er von dem ersten Zusatzbrenner 14 empfängt, in drei Teile, eins für jeden der Kanäle 48. Drei zusätzliche Öffnungen 82 sind in der hinteren Endwand 99 gebildet und sind gleichförmig um denselben Kreis wie die drei Kanaleinlässe 70 beabstandet. Zusätzlich sind drei Öffnungen 80 in der vorderen Endwand 98 gebildet und sind axial mit den Löchern 82 in der hinteren Endwand 99 ausgerichtet. Jedes Paar von Löchern 80 und 82 ist von einer axial ausgerichteten Hülse 64 angeschlossen, die sich zwischen den vorderen und hinteren Endwänden 98 und 99 erstreckt.
Jeder der Kanäle 48 hat eine an seinem hinteren Ende gebildete gekrümmte Auslassöffnung 72. Die Kanäle 48 sind so gestaltet, um den Ubergang von den kreisförmigen Einlassöffnungen 70 zu den gekrümmten Auslassöffnungen 72 zu machen. Die Auslassöffnungen 72 sind gleichförmig um einen Kreis beabstandet, der einen etwas kleineren Durchmesser als der Kreis hat, um den die Kanaleinlässe 70 beabstandet sind, so dass die Kanäle 48 sich radial etwas nach innen erstrecken, während sie sich radial nach hinten erstrecken, wie am besten in Fig. 2 gezeigt ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hat der vordere Rohrverteiler 52 drei im wesentlichen axial ausgerichtete Kanäle 50, die sich von Öffnungen 68 erstrecken, die in seiner hinteren Endwand 97 gebildet sind. Die Öffnungen 68 bilden Einlässe für die Kanäle 50, die sie in Strömungsverbindung mit der torusförmigen Kammer 60 bringen und sind gleichförmig um einen Kreis beabstandet, der denselben Durchmesser wie der Kreis hat, um den die Kanaleinlassöffnung 70 des hinteren Rohrverteilers 54 beabstandet sind, und ist damit konzentrisch. So verteilt der vordere Rohrverteiler 54 den heißen Gasstrom 36, den er von dem zweiten Zusatzbrenner 15 empfängt, in drei Teile, eins für jeden der Kanäle 50. Jeder der vorderen Rohrverteilerkanäle 50 hat eine an seinem hinteren Ende gebildete gekrümmte Auslassöffnung 74. Die Auslassöffnungen 74 sind gleichförmig um einen Kreis beabstandet, der denselben Durchmesser wie der Kreis hat, um den die Auslassöffnungen 72 des hinteren Rohrverteilers beabstandet sind, und ist damit konzentrisch, so dass die Kanäle 50 sich gleichermaßen radial etwas nach innen erstrecken, während sie sich nach hinten erstrecken. Die Kanäle 50 haben jeweils ein zylindrisches Stromaufteil 76 und ein Stromabteil 78, das wie die Kanäle 48 so gestaltet ist, um den Übergang von dem zylindrischen Teil 76 zu der gekrümmten Auslassöffnung 74 zu machen.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Rohrverteiler 52 und 54 in einer Anordnung verbunden, so dass die Stromaufteile 76 der Kanäle 50 des vorderen Rohrverteilers 52 sich durch die Hülsen 64 in dem hinteren Rohrverteiler 54 erstrecken. Als Ergebnis der oben diskutierten Struktur sind die Kanäle 48 und 50 in einer kreisförmigen sich abwechselnden Anordnung um den Läufer 12 angeordnet, wobei jeder Kanal zwischen zwei benachbarten Kanälen von dem andern Rohrverteiler angeordnet ist. Die Längen der Kanäle 48 und 50 sind auch so, dass alle der Kanalauslässe 72 und 74 in einer gemeinsamen sich radial erstreckenden Ebene liegen und, wenn sie kombiniert sind, einen ringförmigen Entlassungsweg für die heißen Gasströme 35 und 36 bilden.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, passt des von den Kanalauslässen 72 und 74 gebildete ringförmige Entlassungsweg zu der Gestalt und der Größe des ringförmigen Einlasses 95 des Turbinenabschnitts 4 und ist so angeordnet, um die heißen Gasströme 35 und 36 direkt in den Turbineneinlass 95 zu richten. So richtet jeder der Kanalauslässe 72', 72", 72''', 74', 74", 74''' das heiße Gas zu dem Teil des Turbineneinlasses 95, der unmittelbar stromab von ihm ist. Wenn sie in den Turbinenabschnitt 4 eingetreten sind, dann werden die heißen Gasströme 35 und 36 ausgedehnt, und durch Strömen über stationäre Schaufeln 94 und sich drehende Blätter 93 abgekühlt, die sich von der Peripherie einer Scheibe 92 erstrecken, dabei wird Leistung in dem Läufer 12 erzeugt.
Wenn die Rohrverteiler 52 und 54 zusammengesetzt sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist, dann sind die Kanäle 48 und 50 vermischt, um sich in der peripheren Richtung abzuwechseln. Als Ergebnis ist der erste vordere Rohrverteilerkanalauslass 74' zwischen den ersten und zweiten hinteren Rohrverteilerkanalauslässen 72' und 72" angeordnet, der zweite vordere Rohrverteilerauslasskanal 74" ist zwischen den zweiten und dritten hinteren Rohrverteilerkanalauslässen 72" und 72''' angeordnet, und der dritte vordere Rohrverteilerauslasskanal 74''' ist zwischen ersten und dritten hinteren Rohrverteilerkanalauslässen 72' und 72'''angeordnet.
Ahnlicherweise ist das Teil des Turbineneinlasses 95, auf das der erste vordere Rohrverteilerkanal 74' seine heiße Gasströmung richtet, zwischen den Teilen des Turbineneinlasses angeordnet, auf die die ersten und zweiten hinteren Rohrverteilerkanalauslässe 72' und 72" ihre heiße Gasströmung richten, das Teil des Turbineneinlasses 95, auf das der zweite vordere Rohrverteilerkanal 74" seine heiße Gasströmung richtet, zwischen den Teilen des Turbineneinlasses angeordnet, auf die die zweiten und dritten hinteren Rohrverteilerkanalauslässe 72" und 72''' ihre heiße Gasströmung richten, und das Teil des Turbineneinlasses 95, auf das der dritte vordere Rohrverteilerkanal 74''' seine heiße Gasströmung richtet, zwischen den Teilen des Turbineneinlasses angeordnet, auf die die ersten und dritten hinteren Rohrverteilerkanalauslässe 72' und 72''' ihre heiße Gasströmung richten.
So sind nach einem wichtigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung die Kanalauslässe 72 des hinteren Rohrverteilers 54 und die Kanalauslässe 74 des vorderen Rohrverteilers 52 jeweils symmetrisch um den Läufer 12 unabhängig von dem anderen Rohrverteiler angeordnet, so dass jeder der heißen Gasströme 35 und 36 individuell symmetrisch um den Turbineneinlass 95 verteilt ist. Daher wird in dem Fall, dass einer der Zusatzbrenner 14 oder 15 aus dem Dienst genommen wird und von dem System von Ventilen 16 isoliert wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, der heiße Gasstrom 35 oder 36, wie der Fall sein mag, von dem anderen Zusatzbrenner immer noch symmetrisch um den Turbineneinlass 95 verteilt sein, dabei werden schädliche Verzerrungen in der heißen Gasströmung durch den Turbinenabschnitt 4 ausgeschlossen.

Claims

1. Gasturbinensystem (1), das einen ersten Brenner (14) zum Brennen eines Brennstoffs (29) in einem Druckgas (33) umfasst, um eine erste heiße Gasströmung (35) herzustellen, einen zweiten Brenner (15) zum Brennen eines Brennstoffs (30) in einem Druckas (34), um eine zweite heiße Gasströmung (36) herzustellen, eine Turbine (4) mit einem Einlass (95) zum Empfangen der ersten und zweiten heißen Gasströme zur Ausdehnung darin, einen ersten Rohrverteiler (52) mit (i) einem Mittel (56) zum Empfangen der ersten heißen Gasströmung von dem ersten Brenner und (ii) einem Mittel zum Richten (50) der ersten heißen Gasströmung zu ersten und zweiten Auslassöffnungen (74', 74"), wobei die ersten und zweiten Auslassöffnungen in Strömungsverbindung mit ersten und zweiten Teilen des Turbineneinlasses sind, und einen zweiten Rohrverteiler (54) mit (i) einem Mittel (58) zum Empfangen der zweiten heißen Gasströmung von dem zweiten Brenner und (ii) einem Mittel (48) zum Richten von ersten und zweiten Teilen der zweiten heißen Gasströmung zu dritten und vierten Auslassöffnungen (72', 72"), wobei die dritten und vierten Auslassöffnungen in Strömungsverbindung mit dritten und vierten Teilen des Turbineneinlasses sind, wobei die dritte Auslassöffnung zwischen den ersten und zweiten Auslassöffnungen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Rohrverteiler (52, 54) eine torusförmige Kammer (60, 62) bildet, das Mittel zum Richten der ersten und zweiten Teile der zweiten heißen Gasströmung des ersten Rohrverteilers erste und zweite Kanäle (50) umfasst, die an die torusförmige Kammer des ersten Rohrverteilers angeschlossen sind, und ein Mittel zum Richten der ersten und zweiten Teile der zweiten heißen Gasströmung des zweiten Rohrverteilers dritte und vierte Kanäle (48) umfasst, die an die torusförmige Kammer des zweiten Rohrverteilers angeschlossen sind.

2. Gasturbinensystem nach Anspruch 1, in dem die Gasturbine weiterhin durch einen zentral angeordneten Läufer (12) gekennzeichnet ist, und in dem die ersten und zweiten Rohrverteiler (52, 54) den Läufer umkreisen.

3. Gasturbinensystem nach Anspruch 2, in dem die Gasturbine weiterhin eine Schale (40) umfasst, die den Läufer (12) umschließt, wobei die ersten und zweiten Rohrverteiler (52, 54) in der Schale angeordnet sind.

4. Gasturbinensystem nach Anspruch 3, in dem die ersten und zweiten Brenner (14, 15) außerhalb der Schale (40) angeordnet sind.

5. Gasturbinensystem nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Turbineneinlass (95) im wesentlichen ringförmig ist, die ersten, zweiten, dritten und vierten Auslassöffnungen (74', 74", 72', 72") in einer peripheren Anordnung angeordnet sind und in einer gemeinsamen sich radial erstreckenden Ebene liegen, und die zweite Auslassöffnung (74") zwischen den dritten (72') und vierten (72") Auslassöffnungen angeordnet ist.

6. Gasturbinensystem nach Anspruch 5. weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das Richtungsmittel (50) für heißes Gas des ersten Rohrverteilers (52) ein Mittel hat, um ein drittes Teil der ersten heißen Gasströmung zu einer fünften Auslassöffnung (74''') in Strömungsverbindung mit einem fünften Teil des Turbineneinlasses (95) zu richten, das Richtungsmittel (48) für heißes Gas des zweiten Rohrverteilers (54) ein Mittei hat, um ein drittes Teil der zweiten heißen. Gasströmung zu einer sechsten Auslassöffnung (72''') in Strömungsverbindung mit einem sechsten Teil des Turbineneinlasses zu richten, wobei die fünfte Auslassöffnung zwischen den vierten und sechsten Auslassöffnungen angeordnet ist, und die sechste Auslassöffnung zwischen den ersten und fünften Auslassöffnungen angeordnet ist.

7. Gasturbinensystem nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das Richtungsmittel für heißes Gas des ersten Rohrverteilers erste und zweite Kanäle (50) umfasst, um die ersten und zweiten Teile der ersten heißen Gasströmung zu den ersten und zweiten Auslassöffnungen (74', 74") zu richten, und das Richtungsmittel für heißes Gas des zweiten Rohrverteilers dritte und vierte Kanäle (48) umfasst, um die ersten und zweiten Teile der zweiten heißen Gasströmung zu den dritten und vierten Auslassöffnungen (72', 72") zu richten,

8. Gasturbinensystem nach Anspruch 7, in dem die ersten und zweiten Kanäle (50) sich in die axiale Richtung von dem ersten Rohrverteiler (52) erstrecken, und in dem die dritten und vierten Kanäle (48) sich in die axiale Richtung von dem zweiten Rohrverteiler (54) erstrecken.

9. Gasturbinensystem nach Anspruch 8, in dem der erste Rohrverteiler (52) axial stromauf von dem zweiten Rohrverteiler (54) angeordnet ist.

10. Gasturbinensystem nach Anspruch 9, in dem die ersten und zweiten Kanäle (50) sich durch den zweiten Rohrverteiler (54) erstrecken.

11. Gasturbinensystem nach Anspruch 7, in dem die ersten, zweiten, dritten und vierten Kanäle (46, 50) in einer peripheren Anordnung angeordnet sind.

12. Gasturbinensystem nach Anspruch 7, in dem jede der Auslassöffnungen (72, 74) in einem der Kanäle (48, 50) gebildet ist, wobei jede der Auslassöffnungen gekrümmt ist.

13. Gasturbinensystem nach Anspruch 7, in dem der erste Rohrverteiler (52) ein erste torusförmige Kammer (60) in Strömungsverbindung mit den ersten und zweiten Kanälen (50) umfasst, und in dem der zweite Rohrverteiler (54) eine zweite torusförmige Kammer (62) in Strömungsverbindung mit den dritten und vierten Kanälen (48) umfasst.

14. Gasturbinensystem nach Anspruch 1, das weiterhin durch einen dritten Brenner (8) mit einer unter Druck gesetzten Wirbelschicht gekennzeichnet ist, um einen festen Brennstoff (18) zu brennen, um ein Druckgas (32) herzustellen, und ein Mittel zum Richten des Druckgases von dem dritten Brenner zu den ersten und zweiten Brennern (14, 15).