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Gasturbinenanlage mit Druckvergaser Die Verwendung fester Brennstoffe
für Gasturbinen unter vorheriger Entziehung des Öl- und Teergehaltes läßt sich mit
Hilfe des Druckvergasers gut verwirklichen. Dabei wird der Druckvergaser mit Luft
und Wasserdampf als Vergasungsmittel beaufschlagt. Bei Vorhandensein einer Dampfanlage
kann der Dampf ohne weiteres dieser entnommen werden, sofern der Dampfdruck etwas
höher als der Druck im Druckvergaser ist. Nun ist eine derartige Lösung aber für
ein selbständiges Gasturbinenkraftwerk denkbar ungeeignet. Man muß selbstverständlich
bei jeder größeren Gasturbinenanlage darauf achten, daß sie eine selbständige Einheit
darstellt, die nicht auf solche Anlagen angewiesen ist, die nicht unmittelbar zu
ihrem Betrieb gehören.
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Man hat daher schon vorgeschlagen, die der Gasturbine zur Cberhitzung
des Dampf-Luft-Gemisches heranzuziehen. Man muß aber natürlich bestrebt sein, die
Verbrennungs- und Beimischungsluft der Gasturbinenanlage durch die Turbinenabgase
möglichst weitgehend vorzuwärmen, um einen günstigen Gesamtwirkungsgrad zu erhalten.
Es hat sich nun als zweckmäßig erwiesen, den Abwärmeausnutzungsgrad als das Verhältnis
der erreichten Temperaturerhöhung der Luft zur möglichen Temperaturerhöhung zu etwa
8o% anzusetzen. Ein größerer Abwärmeausnutzungsgrad erfordert eine unverhältnismäßig
große Zunahme der Heizfläche, während ein kleinerer Ausnutzungsgrad nicht den erwünschten
Wirkungszuwachs bringt. Bei einem derartigen Abwärmeausnutzungsgrad reicht aber
die verbleibende Abwärme nicht aus, um die erforderliche Dampfmenge in den Druckvergaser
einzubringen.
Nach der Erfindung wird daher ein Teil der die Turbine
verlassenden Abgase abgezweigt und einem Wärmeaustauscher für die Vergasungsluft
zugeführt. In diesen Wärmeaustauscher wird gleichzeitig Wasser eingespritzt, um
die Luft mit dem erforderlichen Wassergehalt anzureichern. Da diese Abwärme, wie
vorhin ausgeführt, nicht ausreicht, wird erfindungsgemäß das einzuspritzende Wasser
als heißes Druckwasser zugeführt. Das Druckwasser wird soweit erwärmt, wie es der
zum Einspritzen erforderliche Druck gerade zuläßt. Zum Erwärmen des Druckwassers
wird nach der Erfindung das Schleusengas sowie das in der Kondensation anfallende
heiße Druckwasser und das zum Abkühlen des umlaufenden Druckwassers dienende Kühlwasser
herangezogen, und zwar das Wasser mittelbar oder unmittelbar.
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.In Weiterbildung der Erfindung wird der Wärmeaustauscher als Kreuzstromaustauscher
mit mehreren Zügen augebildet, wobei nach jedem Zug soviel Wasser in die erhitzte
Luft eingespritzt wird, daß die Luft annähernd oder ganz gesättigt ist. Weiterhin
wird das aus der Kondensation anfallende heiße Druckwasser bei unmittelbarer Verwendung
einem Abscheider, insbesondere Fliehkraftabscheider, vor der weiteren Verwendung
zugeführt, damit Staub und sonstige Fremdkörper abgeschieden werden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Gasturbinenanlage
nach der Erfindung in schematischer Weise dargestellt.
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Fig. i zeigt die Anordnung bei unmittelbarer Verwendung des aus der
Kondensation anfallenden heißen Druckwassers und Fig.2 bei mittelbarer Verwendung
des heißen Druckwassers.
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In den Druckvergaser i wird der feste Brennstoff durch die Brennstoffschleuse
2 eingeschleust. Die Asche wird durch die Aschenschleuse 3 ausgetragen. Das erzeugte
Gas strömt durch die Leitung 4 der Kondensationsanlage 5 zu. Bei Eintritt in die
Kondensation wird durch eine Brause 6 Wasser in fein verteiltem Zustand eingespritzt.
Das Wasser und das Gas strömen über die Blecheinbauten 7 nach unten. Hier scheidet
sich der größte Teil des Wassers ab, während das Gas in dem äußeren Mantel der Kondensationsanlage
5 nach oben steigt und durch das Rohr 8 der weiteren Verwendung zugeleitet wird.
Aus dem Sumpf der Kondensationsanlage wird eine gewisse Menge Wasser durch die Leitung
9 abgeführt, in einem mechanischen Reiniger io von Staub und sonstigen durch das
Wasser ausgewaschenen Bestandteilen gereinigt und darin über die Leitung i i einer
Kesseltrommel 12 zugeführt. Die Hauptmenge des Wassers aus der Kondensationsanlage
5 wird durch das Rohr 13, den Kühler 14, die Leitung 15 zur Pumpe 16 geleitet und
von dort über die Leitung 17 wieder der Brause 6 zugeführt. Der Kühler wird mit
Frischwasser beaufschlagt, das bei 18 in den Kühler 14 eintritt und ihn durch die
Leitung i9 verläßt. Die Kühlwassermenge wird so bemessen, daB es mit einer ziemlich
hohen Temperatur gegebenenfalls unter Druck in derr Wärmeaustauscher 2o eintritt.
Es verläßt den Wärmeaustauscher durch die Leitung. 21. Durch die Pumpe 22 wird bei
23 Wasser angesaugt und durch die Leitung 24 dem Wärmeaustauscher 20 zugeführt.
Hier wird es durch das stark aufgewärmte, abfließende Kühlwasser erwärmt und strömt
durch die Leitung 25 in die Leitung i i. Die Kesseltrommel 12 ist durch ein Rohrsystem
26 mit der Kesseltrommel 27 verbunden. Das Rohrsystem 26 wird durch einen Brenner
28, der das Schleusengas verbrennt, aufgeheizt. Das heiße Druckwasser gelangt nun
aus der Kesseltrommel 27 in die Leitung 29. Die für den Druckvergaser bestimmte
Luft tritt bei 30 in den von den Turbinenabgasen beaufschlagten Kreuzstromwärmeaustauscher
31. ein. Der Wärmeaustauscher 31 hat in der Figur acht Züge. Die Turbinenabgase
treten bei 32 in den Wärmeaustauscher 31 ein und verlassen ihn bei 33. Vor jedem
Zug ist eine Einspritzdüse 34 angeordnet und ebenfalls hinter dem letzten Zug beim
Austritt 35 aus dem Wärmeaustauscher. Diese Einspritzdüsen sind durch Leitungen
36 an die Hauptleitung 29 angeschlossen und spritzen das heiße Wasser in die Vergasungsluft
ein. Gegebenenfalls kann noch ein in der Kesseltrommel 27 erzeugter Dampf
durch die Leitung 37 dem bei 35 abströmenden Luft-Dampf-Gemisch zugeführt werden.
Das Druckwasser muß natürlich die Widerstände der Einspritzdüsen überwinden und
daher einen entsprechend höheren Druck als die Vergasungsluft haben. Es ist daher
an einer Stelle zweckmäßig in der Leitung i i eine Pumpe 38 angeordnet, die das
Druckwasser, welches in der Kondensationsanlage 5 unter dem Druck des Druckgaserzeugers
steht, auf den entsprechend höheren Druck fördert. Die bei 35 austretende erwärmte
und mit dem erforderlichen Wasserdampf gemischte Luft tritt bei 39 in den Druckgaserzeuger
i ein.
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In der Fig. 2 wird das sich im unteren Teil der Kondensationsanlage
5 sammelnde Wasser zum Teil durch die Leitung 9 einem Wärmeaustauscher 40 zugeführt.
Das abgekühlte Wasser verläßt bei 41 den Wärmeaustauscher ins Freie oder bei genügend
großem Anfall in eine kleine Wasserturbine, die irgendwelche zu der ganzen Apparatur
gehörende Pumpen antreibt. Das aus dem Kühler 14 anfallende Kühlwasser wird wieder
über die Leitung i9 einem Wärmeaustauscher 20 zugeführt. Es verläßt diesen bei 21.
Die Pumpe 22 saugt bei 23 Wasser an, führt es über die Leitung 24 in den Wärmeaustauscher
2o, wird hier erhitzt und über die Leitung 25 dem Wärmeaustauscher 4o zugeführt,
in dem es durch das die Kondensationsanlage verlassende Druckwasser weiter erwärmt
wird. Durch die Leitung i i strömt es dann in die Kesseltrommel 12. Die weitere
Schaltung und Anordnung ist genau wie in Fig. i. Die Pumpe 38 kann in diesem Fall
fortfallen, da man die Pumpe 22 gleich auf den erforderlichen Druck verdichten lassen
kann.