DE696428C

DE696428C - Device for supplying the combustion air to a steam generator pressurized combustion system

Info

Publication number: DE696428C
Application number: DE1935S0118265
Authority: DE
Original assignee: Rateau SA
Current assignee: Rateau SA
Priority date: 1934-09-22
Filing date: 1935-05-12
Publication date: 1940-09-20

Description

Vorrichtung zur Zuführung der Verbrennungsluft zu einer Dampferzeuger-Druckfeuerungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zuführung der-Verbrennungsluft zu einer Dampferzeugeranlage, die mit Druckfeuerung arbeitet und deren Verbrennungsluft mittels eines Kreiselgebläses zugeführt wird, wobei die zum Antrieb des Gebläses dienende Gasturbine von den Fenerungsgasien beaufschlagt wird, die einen Teil der Kesselrohre durchsetzt haben und noch unter Druck stehen, und,der Gasturbine eine Hilfsantriebsmaschine zugeordnet ist, die bei nicht ausreichender Leistung der Abgasturbine letzterer zugeschaltet wird.Device for supplying the combustion air to a steam generator pressurized combustion system The invention relates to a device for supplying the combustion air to a steam generator system that works with pressurized combustion and its combustion air is supplied by means of a centrifugal fan, the drive of the fan serving gas turbine is acted upon by the Fenerungsgasien, which is part of the Boiler tubes have passed through and are still under pressure, and, the gas turbine one Auxiliary drive machine is assigned to the inadequate power of the exhaust gas turbine the latter is switched on.

Bei einem solchen Maschinensatz reicht bekanntlich die Leistung der Abgasturbine allein nur für einen bestimmten Zustand der Dampferzeugeranlage aus. Bei schwächerer Belastung der Anlage muß, da dann die Leistung der Abgasturbine nicht ausreicht, die fehlende Leistung durch eine Hilfsantriebsmaschine aufgebracht werden, die in der Regel auf der Welle des Turbogebläsesatzes angeordnet ist.It is well known that the output of the is sufficient for such a machine set Exhaust gas turbine only off for a certain state of the steam generator system. If the system is less stressed, then the power of the exhaust gas turbine must be increased insufficient, the missing power is applied by an auxiliary drive machine which is usually arranged on the shaft of the turbo blower unit.

Durch den Erfindungsgegenstand soll ;erreicht werden, die Leistung dieses Hilfsantriebs möglichst @zu verringern, da sie einen Verlust darstellt; sie hängt außer von 'dem Wirkungsgrad des Maschinensatzes im wesentlichen von der Gastemperatur und . von der Druckverteilung .auf dem Strömungswege der Luft und der Gase ab. Die Luft- und Gasströmung zwischen dem Druckstutzen des Gebläses und dem Entweichen der Gase ins Freie erfolgt meiner Anzahl Druckabfallstufen, von denen in b@ezug auf die Energieausnutzung der Feuerungsgase in der Gasturbine nur der Druckabfall in deren Düsen nutzbringend ist, während die übrigen Druckabfallstufungen, d. h. diejenigen in der Feuerungsanlage, den Dampfrohrbündeln, den Zügen u. dgl., insofern als Verlust anzusprechen sind. Unter sonst ,gleichen Bedingungen muß die Leistung der Hilfsantriebsmaschine um so größer ausfallen, je kleiner der Anteil des nutzbringenden Druckabfalls in dein Gasturbinendüsen im Verhältnis zu den übrigen Druckabfallstufen ist.The object of the invention is intended to achieve the performance @ reduce this auxiliary drive as much as possible, since it represents a loss; she depends not only on the efficiency of the machine set, but also essentially on the gas temperature and . on the pressure distribution on the flow paths of the air and gases. the Air and gas flow between the pressure port of the blower and the escape of the gases to the outside takes place in my number of pressure drop stages, of which in b @ ezug on the energy utilization of the combustion gases in the gas turbine only the pressure drop in their nozzles is beneficial, while the remaining pressure drop steps, i.e. H. those in the furnace, the steam tube bundles, the trains and the like, insofar are to be addressed as loss. All other things being equal, the performance must be of the auxiliary drive machine, the smaller the proportion of the beneficial Pressure drop across your gas turbine nozzles relative to the rest of the pressure drop levels is.

Um mit möglichst geringer Zusatzleistung für den Betrieb des Turbogebläsesatzes auszukommen, ist gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung zur Zuführung der Verbrennungsluft zu einer Dampferzeu,ger-Druckfeuerungsanlage der oben beschriebenen Art dieser Kreiselgebläsesatz in zwei oder mehrere gleich große, einander parallel geschaltete Gebläsesätze aufgeteilt, die je aus Abgasturbine, Hilfsmaschine und Luftverdichter bestehen, wobei von diesen' Maschinensätzen stets nur die Mindestzahl im Betrieb ist, die zur Erzeugung der Verbrennungsluft für den jeweiligen Betriebszustand erforderlich ist, und ein weiterer Gebläsesatz erst dann zugeschaltet wird, wenn die bereits im Betrieb. befindlichen Sätze ihre Höchstdrehzahl erreicht haben.In order to have the lowest possible additional power for the operation of the turbo blower unit get along, is according to the invention in a device for supplying the combustion air to a Dampferzeu, ger pressure combustion system of the type described above, this centrifugal fan set divided into two or more blower sets of the same size and connected in parallel, each consisting of an exhaust gas turbine, auxiliary machine and air compressor, of which ' Machine sets are always only the minimum number in operation, which is used to generate the Combustion air for the respective Operating condition required is, and a further blower set is only switched on when it is already operational. the sets in the machine have reached their maximum speed.

Die Figur veranschaulicht schematisch als Beispiel eine Dampfkesselanlage in Vorderansicht, bei der die Einrichtung zur Erzeugung der Verbrennungsluft aus zwei gleichen Kreiselgebläsesätzen besteht.The figure schematically illustrates a steam boiler system as an example in front view, in which the device for generating the combustion air from consists of two identical rotary fan sets.

Den Hauptantrieb jedes der Gebläse 2 bzw. 2' bildet .eine Abgasturbine i bzw. i', welcher mittels absperrbarer Leitungen Feuerungsgase zugeleitet werden, nachdem sie einen Teil der Dampfrohrbündel6 durchsetzt haben. Da die Energie der Feuerungsgase nicht in allen Betriebsfällen ausreicht, um die notwendige Verbrennungsluft zu erzeugen, die dem Kessel durch Leitungen 38 bzw. 38' zugeführt wird, ist auf der Welle jedes Gebläs@esatzes eine Hilfsdampfturbine 8 bzw. 8' angeordnet. Je geringer der Dampfverbrauch für diese Hilfsdampfturbinen 8 bzw. 8' ist, um so wirtschaftlicher ist die Erzeugung der Verbrennungsdruckluft.The main drive of each of the fans 2 and 2 'is formed by an exhaust gas turbine i or i ', to which combustion gases are fed by means of lockable lines, after they have passed through part of the steam tube bundle6. Since the energy of the Combustion gases are not sufficient in all operating cases to provide the necessary combustion air to generate, which is fed to the boiler through lines 38 and 38 'is on an auxiliary steam turbine 8 or 8 'is arranged on the shaft of each blower set. The lower the steam consumption for these auxiliary steam turbines 8 or 8 'is all the more economical is the generation of compressed air for combustion.

Wie die Figur veranschaulicht, sind zwei gleich große Gebläsesätze angeordnet, die einander parallel ,geschaltet sind. Bei höheren Kesselbelastungen strömen demnach die Feuerungsgase beiden Gasturbinen i und i' in gleicher Weise zu, und beide Gebläse 2 und 2' liefern zugleich die Verbrennungsluft. Sinkt dagegen die Dampferzeugung auf die Hälfte oder darunter, so wird der eine Maschinensatz abgeschaltet; alle Feuergase strömen nur durch die eine Gasturbine, deren Gebläse die gesamte Verbrennungsluft liefert. Dies bringt bei dieser niedrigen Kesselbelastung folgenden Vorteil gegenüber dem Betrieb mit beiden Maschinensätzen bzw. mit einem einzigen großen Satz, der auch für Vollast des Kessels ausreicht.As the figure illustrates, there are two sets of fans of the same size arranged, which are connected in parallel to each other. With higher boiler loads accordingly, the combustion gases flow in both gas turbines i and i 'in the same way to, and both fans 2 and 2 'supply the combustion air at the same time. On the other hand, it sinks the steam generation to half or less, then the one machine set switched off; all fire gases only flow through one gas turbine and its fan provides all of the combustion air. This brings with this low boiler load the following advantage over operation with both machine sets or with one only large set that is sufficient for the boiler to operate at full load.

Der hinsichtlich der Verbrennungslufterzeugung nutzlose Druckabfall in den Dampfröhrbündeln u. dgl. bleibt in beiden Fällen der gleiche. Dagegen steigt der Druckabfall in den Düsen der Gasturbine im quadratischen Verhältnis zur Querschnittsverminderung der Düsen, wenn bei der niedrigen Kessellast nur ein Maschinensatz in Betrieb ist; er steigt also bei einer nur halb so großen Gasturbine auf das Vierfache: Gegenüber einem einzigen großen Gebläsesatz, in welchem das Verhältnis zwischen dem nutzlosen und dem zu verwertenden Druckabfall in der Abgasturbine bei allen Betriebsbelastungen das gleiche, z. B. i : i, bleibt, sinkt dieses Verhältnis durch die Unterteilung in- zwei Gebläsesätze und beim Betrieb, mit nur einem dieser kleinen Sätze auf 1: q..The useless pressure drop in terms of combustion air generation in the steam tube bundles and the like remains the same in both cases. In contrast, increases the pressure drop in the nozzles of the gas turbine in relation to the square of the reduction in cross-section the nozzles if only one machine set is in operation at the low boiler load; With a gas turbine that is only half the size, it increases fourfold: Opposite a single large fan set in which the proportion between the useless and the pressure drop to be utilized in the exhaust gas turbine at all operating loads the same, e.g. B. i: i, remains, this ratio decreases due to the subdivision in two fan sets and during operation, with only one of these small sets on 1: q ..

Dementsprechend verringert sich auch die durch die Hilfsdampfturbine aufzubringende Zusatzenergie. Zudem läuft der halb so große Maschinensatz bei den schwachen Kesselbelastungen etwa doppelt so rasch wie ein einziger großer Maschinensatz. Auch dies ist, insbesondere bei Verwendung einer Dampfturbine als Hilfskraftmaschine erwünscht, da der Nutzeffekt einer Dampfmaschine in der Regel um so größer, ihr Dampfverbrauch um so kleiner ist, je höher ihre Drehzahl ist.Accordingly, that caused by the auxiliary steam turbine is also reduced additional energy to be applied. In addition, the machine set that is half as large is running low boiler loads about twice as fast as a single large machine set. This is also the case, especially when using a steam turbine as an auxiliary engine desirable, since the efficiency of a steam engine is usually greater, you The higher its speed, the smaller the steam consumption.

Der Kesselbetrieb wird somit in dem dargestellten Beispiel bei schwacher Belastung mit nur einem Kreiselmaschinensatz durchgeführt, der bei halber Kesselbelastung seine Höchstdrehzahl erreicht. Bei weiter steigender Belastung arbeiten beide Maschinensätze parallel, und sie erreichen bei voller Kesselbelastung ihre höchste Drehzahl.The boiler operation is thus weak in the example shown Load carried out with only one set of gyroscopes, the one at half the boiler load reached its maximum speed. If the load continues to increase, both machine sets work parallel, and they reach their highest speed at full boiler load.

Natürlich kann auch die Unterteilung in mehrere Kreiselmaschinensätze erfolgen, wobei jeweils ein weiterer Satz in Betrieb: genommen wird, sobald die bisher arbeitenden Sätze ihre Höchstdrehzahl erreicht haben.Of course, it can also be subdivided into several sets of gyroscopes take place, with a further set in operation: is put into operation as soon as the previously working sets have reached their maximum speed.

Claims

PATENT CLAIM: Device for supplying the combustion air a steam generator pressurized combustion system by means of a centrifugal fan, which by a gas turbine acted upon by the combustion gases is driven, -the one Auxiliary drive machine is assigned to the inadequate power of the exhaust gas turbine is switched on, characterized in that the centrifugal fan set in two or several blower sets of the same size connected in parallel (1, 2, 8 and 1 ', 2 ', 8'), consisting of exhaust gas turbine, auxiliary machine and air compressor is, of which to generate the required for the respective operating state Only the minimum number of compressed air is in operation and a further blower set is only switched on when those already in operation have reached their maximum speed.