DE760170C

DE760170C - Einrichtung zum Anlassen und fuer den Leerlaufbetrieb von Gasturbinen mit Gleichdruckverbrennung und Luftkuehlung

Info

Publication number: DE760170C
Application number: DEA92870D
Authority: DE
Inventors: Hans Pfenninger
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1941-02-13
Filing date: 1941-02-13
Publication date: 1953-03-09

Description

Einrichtung zum Anlassen und für den Leerlaufbetrieb von Gasturbinen mit Gleichdruckverbrennung und Luftkühlung Druckfeuerungen, bei denen der Brennluftverdichter durch eine Gasturbine angetrieben und die gesamte vom Verdichter gelieferte Luft durch die Brennkammer geleitet wird, lassen sich durch einen Anwurfmotor verhältnismäßig leicht anlassen, hochfahren und auf Leerlauf halten. Es macht das rasche Hochfahren und der Leerlaufbetrieb dagegen bei Gasturbinen, bei denen nur ein kleiner Teil der Luft durch d'ie Brennkammer geführt, der größere Teil aber als Kühlluft verwendet wird, einige Schwierigkeiten. Der Grund liegt darin, daß sich bei kleinen und kleinsten Belastungen das Zuteilungsverhältnis ve@rändert, so daß zu wenig Luft in die Brennkammer und zu viel in die Kühlkanäle abströmt. Es. kann dann auch nur wenig Brennstoff verbrannt werden, und dieser verbrennt unvollkommen, da die in den verhältnismäßig engen Brennräumen zu einer guten Verbrennung erforderlichen Geschwindigkeiten und Verwirbelungen fehlen.
Ganz verfehlt wäre es riun, zur Behebung dieser Schwierigkeiten für das Anlassen und den Leerlaufbetrieb ein besonderes; aus der Atmosphäre ansaugendes Gebläse zu verwenden und während dieser Betriebszeiten die Verbindung mit der eigentlichen Verdichtereinrichtung zu unterbrechen, dagegen ließe sich der Zugang zu den Kühlkanälen drosseln und damit die Luft zwingen. in größerer Menge der Brennkammer zuzuströmen; diese Drosselung verursacht aber zusätzlichen Widerstand. der vom Anwurfmotor aufzubringen ist. da die Leistung der Gasturbine für das Hochfahren der kalten Maschine nicht ausreicht. Das gleiche gilt für den Leerlauf. der mit geringstem Brennstoffaufwand und ohne Hilfsmotor vonstatten gehen muß.
Um nun trotz kleiner Leistungen des Anwurfmotors rasch hochfahren zu können und sowohl beim Hochfahren wie im Leerlaufbetrieb rauchfreie Verbrennung zu erhalten. wird erfindungsgemäß bei einer mit einem durch Fremdenergie betriebenen Hilfsgebläse arbeitenden Einrichtung zum Anlassen und für den Leerlaufbetrieb von Gasturbinen mit Gleichdruckverbrennung und Luftkühlung vorgeschlagen. beim Hochfahren und im Leerlauf den als Brennluft dienenden Anteil der Luft hinter denn Hauptverdichter durch das Hilfsgebläse «.einer zu verdichten. Auf diese Weise kann das Verhältnis Brennluft zu Kühlluft in weiten Grenzen verändert und der Brennluft die erwünschte Strömungsgeschwindiglceit erteilt werden, ohne daß damit der Gasturbine die Leistung aufgebürdet wird, die im Fall der Drosselung des Großteiles der Luft erforderlich wäre.
Fig. i zeigt beispielsweise die allgemeine Anordnung der Erfindung. In Fig. a und 3 sind besondere Ausführungsbeispiele des Hilfsgebläses dargestellt. Es ist i die Brennkammer, 2 die Gasturbine, 3 der Verdichter und d. der Stromerzeuger. Die Brennkammer besteht aus den bei Gasturbinen mit Luftkühlung üblichen Teilen, nämlich dem eigentlichen Brennraum ;, dem Kühlraum ü# und dem Mischraum ; . Während in den Brennraum nur wenig mehr als die zur Verbrennung des Brennstoffes nötige Luft eingeführt wird, muß durch den Kühlraum ein Mehrfaches der Brennluft geschickt werden, damit sich im Mischraum die für die Schaufeln der Turbine geforderte mäßige Temperatur einstellt. Das Verteilungsverhältnis zwischen Brennluft und Kühlluft wird durch die Ouerschnitte und Widerstände bestimmt, die sich für die Brennluft aus der zu einer vollkommenen Verbrennung erforderlichen Geschwindigkeit am Brenneraustritt 8 und für die Kühlluft aus der Forderung eines genügend hohen Kühleffektes (Wärmeüberganges) am Brennrauminantel ergeben. Dieses sich dann von selbst einstellende Verteilungsverhältnis genügt über weite Belastungsbereiche; es wird aber gestört, wenn die Belastung sehr klein ist, also wenig Luft gebraucht wird und der Druck niedrig ist. Dieser Fall liegt vor beim Anlassen der Anlage, beim Hochfahren und im Leerlauf. Es wird deshalb ein Gebläse g vorgesehen. das z. B. von einem Elektromotor 1; angetrieben wird. Ersteres entnimmt seine Luft dem Verdichterdruckstutzen oder dem Raum io und fördert sie mit erhöhtem Druck in das Brennergehäuse i r, das während des Betriebes des Gebläses durch einen mit Handrad 12 oder mechanisch betätigten Schieber 13 vom Raum io bzw. dem Kühlluftzulauf getrennt wird. Da bei den geringen Wärmeumsätzen während des Anlassens und im Leerlauf auch weniger Kühlung benötigt wird, kann. durch das Hilfsgebläse der größte Teil der vom Verdichter 3 geförderten Luft der Kühlung entzogen und zur Verbrennung entsprechend vergrößerter Brennstoffmengen verwendet werden. Der Brennstoff wird durch das Rohr 14 eingeführt. Durch den Drallkörper 1,3 erhält die Luft die nötige Bewegung.
Es läßt sich das Hilfsgebläse auch vorteilhaft in das Brennergehäuse selbst einbauen. Es entfällt dann der Schieber. der die Brennluft von der Kühlluft scheidet. In Fig. 2 stellt 16 das Gebläse, 17 den Motor dar. Ein Getriebe 18 sorgt für die entsprechenden Drehzahlen und ermöglicht die zentrische Anordnung der Brennstoffdüse.
Es kann das Hilfsgebläse auch ein Teil des Brenners selbst sein und z. B. die Drallbleche 17, die zur Führung der Luft und der Erteilung eines Dralles dienen, ersetzen. In Fig. 3 ist 20 das als Drallkörper dienende Gebläse. 21 ist ein Leitapparat, der gleichzeitig zur Lagerung des Gebläserades verwendet wird.
Das Hilfsgebläse kann bei allen drei Ausführungsbeispielen stillgesetzt werden, sobald der Hauptverdichter 3 genügend hohe Drehzahl erreicht hat, um die Luftmenge zu liefern, die sowohl für eine gute Verbrennung wie für die Kühlung ausreicht. Das Abstellen des dazu gehörigen Motors kann von Hand erfolgen, aber auch einer Einrichtung überlassen «-erden, die von der Drehzahl der Gasturbine oder der Höhe der Brennstoffmenge abhängig gemacht wird. Das Anstellen erfolgt beim Anlassen der Gasturbine von Hand. für den Leerlauf automatisch, sobald eine gewisse Drehzahl oder Brennstoffmenge unterschritten ist.

Claims

PATENTAN'SPR C-CHE: i. Mit einem durch Fremdenergie betriebenen Hilfsgebläse arbeitende Einrichtung zum Anlassen und für den Leerlaufbetrieb von Gasturbinen mit Gleichdruckverhrennung und Luftkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hochfahren und im Leerlauf der als Brennluft dienende Anteil der Luft hinter dem Hauptverdichter durch das Hilfsgebläse weiter verdichtet wird. z. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgebläse in die Brennluftleitung, die vom Hauptverdichter zur Gasturbinenbrennkammer führt, eingebaut ist. 3. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgebläse im Brennergehäuse der Gasturbinenbrenukammer eingebaut ist. q.. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgebläse einen Teil des Brennerdrallkörpers bildet oder diesen ganz ersetzt. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen z bis q., dadurch gekennzeichnet, daß das An- und Abstellen des Hilfsgebläses, durch Vorrichtungen erfolgt, die durch die Drehzahl der Gasturbine oder durch die Höhe der Brennstoffmenge beeinflußt werden. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift NTr. 570 45.