DE832522C

DE832522C - Gasturbinenanlage mit Gaserzeuger

Info

Publication number: DE832522C
Application number: DEM1022A
Authority: DE
Inventors: St Germain En Laye; Dipl-Ing Dr-Ing Alfre Schuette
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1943-10-05
Filing date: 1943-10-05
Publication date: 1952-02-25

Description

Gasturbinenanlage mit Gaserzeuger

Für ortsfeste Kraftanlagen kommt auch in Zu-

kunft wohl ausschließlich fester Brennstoff in Frage.

Dieser Tatsache muß sich auch die Gasturbine an-

passen, wenn sie in einen aussichtsreichen Wett-

mit anderen Kraftmaschinen treten will.

Nun inul.1 die Gasturbine ebenso wie die Kolhen-

inascliine auch .\nsprucli auf eine gewisse :'\schen-

freiheit der lireiingase stellen. Andererseits ist

man bestrebt, die Dohle. als den hauptsächlichsten

festen lirennstott mehr als IZolistoff zu betrachten.

Man wird Baliei- in zunelimendein Maße für Feue-

rungen aschereiche lireniistoffe verwenden, für die

nian sonst einen gcrin@geren Venwendungslxreich

hat. Ein aussichtsreicher, wenn nicht rar der aus-

sichtsreichste Weg, feste Brennstoffe in einer Gas-

ttirliiiic zii verarbeiten, ist der über die N'er;;asung.

Das erzeugte Gas wird in einer Brennkammer unter Luftüberschuß verbrannt und in die Gasturbine zur Arbeitsleistung geleitet. Allerdings muß das Gas vorher gereinigt werden, da sonst die mitgeführten Staubteilchen die Turbinenschaufeln angreifen und iin La,nfe der Zeit zerstören. ,Für die Reinigung kommt in der Hauptsache eine Naßrein,i@gung oder eine Trockenreinigung mittels Elektrofilter im Frage. In leiden Fällen geht die dem Gas nach Verlassen des Gaserzeugers noch innewoli.nende Wärme verloren, cla auch bei der Trockenreinigung das Gas erst abgekühlt werden muß, bevor nian es in ein 1?lektrofilter führen kann. Bei Gasmotoren ist die Abkühlung des Gases schon mit Rücksicht auf den Motorl>etrieli erwünscht, da bei heißen Gasen ein zu geringes (.ttsgewlicht in.die Zylindergelangt und damit die Leistung. des Motors unbefriedigend wird. Bei der Gasturbine ist es jedoch erwünscht, die Gase mit einer möglichst hohen Temperatur in die Brennkammer zu bekommen, da dann eine entsprechend geringere Menge Gas verbrannt zu werden braucht, um die vor der Turbine erforderliche Gastemperatur zu erhalten. Bei @der@ Verwendung von Druckgaserzeugern, die besonders vorteilhaft für,den Betrieb einer Gasturbine sind und bei denen ,die Naßreinigung des Gases ebenfalls unter Druck erfolgt, braucht zwar das Gas entsprechend dem mit höheren Druck zunehmenden Verdampfungspunkt des Wasseras nicht so zweit abgekühlt zu werden, trotzdem geht natürlich auch hier noch eine bedeutende Wärmemenge mit dem Waschwasser verloren.

Erfindungsgemäß werden diese Wärmeverluste dadurch vermieden, daß man die Gase, bevor sie in die Naßreinigung geschickt werden, in einen Wärnieaustauscher leitet, :in dem die dem ungereinigten Gas innewohnende Wärme an das gereinigte Gas abgegeben wird. Weiterhin wird die in den Gaserzeuger eingeleitete Luft in einem von deii Abgasen der Gasturbine beaufschlagten Wärmeaustauscher, soweit es die Temperatur der Abgase zuläßt. vorgewärmt.
Es ist bekannt, den Druakgaserzeuger mit den für ihn besonders günstigen Drücken von 20 .bis 3o atü zu betreiben, während der für den Gasturbinenbetriel> günstigste Druck im allgemeinen wesentlich tiefer, etwa zwischen 3 und 6 atü liegt. Bei dieser bekannten Anordnung werden die aus dem Druckgaserzeuger kommenden Gase in eine Entspannungsmaschine geleitet, in der sie bis auf den vor der Gasturbine herrschenden Druck entspannt werden. Die hierbei frei werdende Arbeit wird zur Verdichtung der für den Druckgaserzeuger erforderlichen Luft benutzt. Nach der Erfindung wird bei dieser Anordnung das ungereinigte Gas nach Austritt aus dem Druckgaserzeuger in einen Wärmeaustauscher geleitet. Von da strömt es zur Gaswäsche, gegebenenfalls noch zu einer. Nebenerzeugnisgewintrung und zum Wärrneaustauscher zurück, in dem es die vom Rohgas abgegebene Wärme aufnimmt. Das gereinigte und wieder erwärmte Gas wird dann zur Entspannungsmaschine geleitet, in der es sich unter Arbeitsleistung wieder abkühlt. Dann wird es in einen zweiten Wärmeaustauscher geleitet, der von den Abgasen der Gasturbine beaufschlagt ,wird. Auf diese Weise lassen sich größere Wärmeverluste vermeiden, die den wirtschaftlichen Betrieb einer Gasturbinenanlage hinfällig machen könnten.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Gast-urbinenanl,age nach der Erfindung wesenhaft dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Gasturbinenanlage mit einem Druckgaserzeuger und Fig.2 eine Gasturbinenanla-ge mit einem normalen Gaserzeuger.
In der Fig. i ist der Verdichter i durch die Kupplung 2 mit der Gasturbine 3 .gekuppelt. Außerdem ist noch eine Arbeitsmaschine, z. B. ein -eIektrischer Stromerzeuger 4, durch die Kupplung 5 mit dem Verdichter i gekuppelt. Der \-erdichter i saugt bei 6 Luft aus der Atinospliäre an und drückt sie über die Leitung 7, den Wärineaustauscher & und die Leitung 9 zur Erennkaminer io. Ein Teil der Luft wird von der Leitung 7 abgezweigt und über die Leitung i i, den Rückkühler 12 zum Verdichter 13 geleitet, dort auf den im Druckgaserzeuger Herrschenden Druck verdichtet und über die Leitung 14, den Wärmeaustauscher 15 und die Leitung r6 zum Druckgaserzeuger 17 geführt. Das erzeugte Gas strömt durch den Wärmeaustauscher 18 in die Nebenerzeugnissegewinnung oder Naßwäsche i9 und von dort über die Leitung 20 in den Wärmeaustauscher 18, nimmt hier die dem Rohgas innewohnende Wärme auf und gelangt über die Leitung 21 zur Entspannungsinascliine 22, die durch die Kupplung 23 mit dein Verdichter 13 gekuppelt ist. Nach Entspannung und Abkühlung wird das Gas über die Leitung 24, den Wärmeaustauscher 25 und die Leitung 26 in die Brennkammer 1o geführt. Die drei Wärmeaustauscher 8, 13 und 25 werden durch die Leitung 27 mit den Abgasen der Turbine 3 beaufschlagt. Bei Anordnung eines Druckgaserzeugers kann man gegebenenfalls durch Fortlassen der Rückkühler beim Luftverdichter die Luft durch die @'erdichtungs@väriiie soweit vorwärmen, wie es in einem Wärnieaustauscher möglich ist.
In Fig. 2 stellt 31 den Luftverdichter und 32 den Gasverdichter dar. Beide Verdichter sind durch die Kupplung 33 miteinander und durch die Kupplung 34 mit,der Gasturbine 35 gekuppelt. Die Gasturbine 35 treibt außerdem noch eine Arbeitsmaschine, z. B. einen elektrischen Stromerzeuger 36 über die Kupplung 37 an. Der Verdichter 31 saugt bei 38 die Luft an, verdichtet sie und drückt sie über die Leitung 39, den Wärnieatistausclier 40 und Leitung 41 in die Brennkammer 42. Der Wärineatistauscher 4o wird durch die Leitung 43 mit den Abgasen der Turbine 35 beaufschlagt. In den Gaserzeuger 44 tritt die Luft bei 45 ein. Sie kann entweder durch ein nicht dargestelltes Gebläse gefördert oder aber durch den Verdichter 32 liindurchgesaugt werden. Das im Gaserzeuger erzeugte Gas strömt durch den Wärmeaustauscher 46 zur Naßrein.igung 47 und von da durch die Leitung 48 zum Gasverdichter 32. Vom Verdichter wird es über die Leitung 49 zum Wärmeaustauscher 46 geführt, nimmt dort die dem Rohgas innewohnende Wärme auf und strömt durch die Leitung 5o zur Brennkammer 42, wo es mit der aus der Leitung 41 konirnenden Luft verbrannt wird. Das entstehende Verbrennungsgas gelangt durch die Leitung 51 in die Turbine 35.

Claims

PATENTANSPRUCIIE: i. Gasturbinenanlage mit Gaserzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Wege .des Gases vom Erzeuger (17 1)zw.44) zur Brennkammer (1o, 42) vor der Gaswaschvorrichtung (19, 47) oder der Vorrichtung zur Gewinnung von -Nebenprodukten aus dem Rohgas ein Wärmeaustauscher (i8 bzw. 46) angeordnet ist, in dem den aus dem Erzeuger (i7 bzw.44) kommenden Rohgasen Wärme durch die zur Brennkammer (1o, 42) strömenden Brenngase entzogen wird.
2. Gasturbinenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB in dem Weg der Vergasungsluft zwischen Verdichter (i3) und Gaserzeuger (i7) ein Wärmeaustauscher (1s) angeordnet ist, in welchem die Vergasungsluft durch .die Abgase aus .der Gasturbine (3) erwärmt wird.