DE843114C

DE843114C - Electric power generation plant with an air and a steam turbine

Info

Publication number: DE843114C
Application number: DEP32920A
Authority: DE
Inventors: Reginald Frank Davis
Original assignee: International Combustion Holdings Ltd
Current assignee: International Combustion Holdings Ltd
Priority date: 1948-05-06
Filing date: 1949-02-01
Publication date: 1952-07-03

Description

Elektrische Stromerzeugungsanlage mit einer Luft- und einer Dampfturbine Bei elektrischen Stromerzeugungsanlagen ist die Anwendung von zwei Generatoren bekannt, von denen der eine durch eine Dampfturbine und der andere durch eine Luftturbine, welche auch den Luftverdichter betreibt, angetrieben wird.Electric power generation plant with an air and a steam turbine It is known to use two generators in electrical power generation systems, one of which by a steam turbine and the other by an air turbine, which also operates the air compressor, is driven.

Nach der Erfindung soll dagegen nur ein einziger Generator zur Anwendung kommen, der von einer Luftturbine artgetrieben wird, während der Luftverdichter für die Luftturbine durch eine Dampfturbine betrieben wird. Diese Anordnung vermindert nicht nur den Umfang der Anlage, indem nur ein Generator zur Anwendung kommt, sondern gestattet eine kleinere Bemessung der Luftturbine, die im vorliegenden Fall den Luftverdichter nicht mehr anzutreiben hat. Die Druckluft für die Luftturbine wird dabei im Hauptdrucklufterhitzer durch die Vetbrennungsprodukte einer Feuerung erhitzt, die völlig getrennt von der Dampferzeugungsanlage ist. Vorher wird die Druckluft durch einen Wä:rmeaustauscher geleitet, in welchem sie durch die Abluft der Luftturbine erhitzt wird.According to the invention, however, only a single generator is to be used come, which is type-driven by an air turbine, while the air compressor for the air turbine operated by a steam turbine. This arrangement diminishes not just the size of the system in that only one generator is used, but allows a smaller dimensioning of the air turbine, which in the present case the Air compressor no longer has to drive. The compressed air for the air turbine is heated in the main compressed air heater by the combustion products of a furnace, which is completely separate from the steam generation plant. Before that, the compressed air passed through a heat exchanger, in which it passes through the exhaust air of the air turbine is heated.

Bei Beginn des Aribeitens wird die Dazrrpferzeugungsanlage zuerst in Betrieb gesetzt. Die Druckluft fließt dabei durch den Hauptdrucklufterhitzer, während die Luftturbine so lange in einen Nebenschluß der Anlage gelegt wird, bis der Druckluftumlauf groß genug ist, um eine Überhitzung der Feuerungsrohre zu vermeiden. Gemäß der Erfindung wird ein Teil der Abluft der Luftturbine zur Erwärmung des Speisewassers der Dampferzeugungsanlage in einem Speisewasservorwärmer benutzt, während ein anderer Teil dieser Luft zur Verbrennung in der Luftbeheizungsfeuerung im Hauptdruoklufterhitzer herangezogen wird. Das Speisewasser- der Dampferzeugungsanlage findet dagegen für Kühlungszwecke im Luftverdichter Verwendung. Eine Ausführungsform für eine Anlage gemäß der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt.When starting work, the generator will be the first put into operation. The compressed air flows through the main compressed air heater, while the air turbine is placed in a bypass of the system until the compressed air circulation is large enough to prevent the combustion tubes from overheating. According to the invention, part of the exhaust air from the air turbine is used to heat the feed water of the steam generating plant is used in one feed water preheater while another Part of this air for combustion in the air heating system in the main pressure air heater is used. The feed water of the steam generation plant, however, takes place for Cooling purposes in air compressor use. One embodiment for a system according to the invention is shown schematically in the drawing.

In dieser Zeichnung schickt der Dampferzeuger A seinen Dampf durch den Überhitzer B zur Dampfturbine C, welche den Luftverdichter D .antreibt. Der Dampferzeuger A ist mit einem Vorwärmer E ausgestattet sowie mit einem Verbrennungslufter'hitzer F zur Vorwärmung seiner eigenen Verbrennungsluft in derüblichenWeise.Diegesamte Dampferzeugungsanlage zusammen mit ihren Hilfsvorrichtungen wie den Gebläsen für erhöhten und normalen Zug stellt eine unabhängige Einheit dar und kann in irgendeiner an sich bekannten Weise ausgeführt werden.In this drawing, the steam generator A sends its steam through the superheater B to the steam turbine C, which drives the air compressor D. Of the Steam generator A is equipped with a preheater E and a combustion air heater F to preheat its own combustion air in the usual way Steam generating plant along with its auxiliary devices such as the blowers for Elevated and normal train represents an independent unit and can be used in any be carried out in a manner known per se.

Der Luftverdichter D kann ebenso von an sich bekannter Bauart und mit einer oder mehreren Verdichtungsstufen ausgestattet sein. Kommt jedoch Zwischenstufenkühlung zur Anwendung, so wird das Kondensat des Abdampfes der Dampfturbine C vom Dampfkondensator G durch die Speisepumpe H als Kühlmittel in den Luftverdichter D eingeführt, wodurch die Verdichtungswärme erhalten bleibt. Die Druckluft wird vom Luftverdichter D in den Druckluftvorwärmer l gedrückt, wo sie sich zur Abkühlung der Verbrennungsprodukte aus dem Hauptdrucklufterhitzer N auf eine wirtschaftliche Abgastemperatur verwenden läßt. Nach Verlassen des Druckluftvorwärmers I gelangt die Druckluft durch einen W'ärmeaustauscher K, in welchem sie die Hitze aus der die Luftturbine L verlassenden Abluft aufnimmt. Die Hauptwirkung des Wärmeaustauschers K besteht darin, daß er die Temperatur der die Luftturbine L verlassenden Abluft auf eine Höhe herabsetzt, die sich sowohl für Verbrepnungszwecke als auch für den Eintritt in den Speisewasservorwärmer M eignet.The air compressor D can also be of a type known per se and equipped with one or more compression stages. However, if interstage cooling is used, the condensate of the exhaust steam of the steam turbine C is introduced from the steam condenser G by the feed pump H as a coolant into the air compressor D, whereby the compression heat is retained. The compressed air is pressed by the air compressor D into the compressed air preheater 1, where it can be used to cool the combustion products from the main compressed air heater N to an economical exhaust gas temperature. After leaving the compressed air preheater I, the compressed air passes through a heat exchanger K, in which it absorbs the heat from the exhaust air leaving the air turbine L. The main effect of the heat exchanger K is that it lowers the temperature of the exhaust air leaving the air turbine L to a level which is suitable both for combustion purposes and for entering the feedwater preheater M.

Nach Verlassen des Wärmeaustauschers K wird die Druckluft auf ihre endgültige Temperatur im Hauptdrucklufterhitzer N gebracht. Dieser Erhitzer kann durch Strahlung erwärmte Rohre in der Feuerung besitzen. Die erhitzte Luft tritt dann in die Luftturbine L ein. .Diese treibt den Generator P. Ein Teil der Abluft der Luftturbine L wird nach Durchwandern des Wärmeaustauschers K als Verbrennungsluft im Hauptdrucklufterhitzer N benutzt. Der Rest wird auf eine wirtschaftliche Abgastemperatur durch den Speisewasservorwärmer M abgekühlt. Durch diesen Speisewasservorwärmer M strömt das Speisewasser auf seinem Wege vom Luftverdichterkühlraum zum Vorwärmer E hindurch. Das Erwärmen des Speisewassers durch die Abluft befreit die Anlage von der Notwendigkeit, die Speisewassererwürmung durch von der Turbine abgezapften Dampf durchzuführen.After leaving the heat exchanger K, the compressed air is brought to its final temperature in the main compressed air heater N. This heater can have pipes in the furnace that are heated by radiation. The heated air then enters the air turbine L. .This drives the generator P. A part of the exhaust air from the air turbine L is used as combustion air in the main compressed air heater N after it has passed through the heat exchanger K. The remainder is cooled by the feedwater preheater M to an economical exhaust gas temperature. The feed water flows through this feed water preheater M on its way from the air compressor cooling chamber to the preheater E. The heating of the feed water by the exhaust air frees the system from the need to carry out the feed water worming by means of steam drawn off by the turbine.

Der Dampferzeuger A und der Hauptdrucklufterhitzer N können mit festem, flüssigem oder gasförmigem Brennstoff in an sich bekannter Weise beheizt werden. Beim Anlassen der Anlage wird zuerst,der Dampferzeuger angeheizt und der Dampfdruck in der üblichen Weise so weit gesteigert, bis er ausreicht, die Dampfturbine C in Drehung zu versetzen. Hierauf beginnt der Umlauf der verdichteten Luft durch den Hauptdrucklufterhifzer N. Die Luftturbine L wird währenddessen so eingestellt, daß sie durch Vermittlung der Ventile Q umgangen wird, bis Luftdruck und Luftmenge ausreichcn, um eine sichere Beheizung des Hauptdrucklufterhitzers N durchzuführen. Das ist der Fall, wenn der Druckluftumlauf genügend groß wird, um eine überbeheizung der Strahlrohre zu vermeiden.The steam generator A and the main compressed air heater N can be operated with fixed, liquid or gaseous fuel are heated in a known manner. When the system is started, the steam generator is first heated up and the steam pressure increased in the usual way until it is sufficient for the steam turbine C in To offset rotation. The compressed air then begins to circulate through the Hauptdrucklufterhifzer N. The air turbine L is set in the meantime so that it is bypassed by means of the valves Q until the air pressure and air volume are sufficient, to ensure that the main compressed air heater N is safely heated. That's the Case when the compressed air circulation is large enough to overheat the radiant tubes to avoid.

Ist dieser Zustand erreicht, so können die Ventile Q geschlossen und die erhitzte Druckluft kann unmittelbar in die Luftturbine L eingeführt werden. Regelklappen bei R in der Turbinenaustrittsleitung steuern den Luftanteil, der zum Speisewasservorwärmer bzw. in den Verbrennungsraum des Hauptdruaklufterhitzers N gelangt.If this state is reached, the valves Q can be closed and the heated compressed air can be introduced into the air turbine L directly. Control flaps at R in the turbine outlet line control the amount of air that goes to the Feed water preheater or in the combustion chamber of the main pressure air heater N got.

Der Umfang, in welchem Brennstoff in den Hauptdrucklufterhitzer N eingeführt wird,, kann durch die Temperatur der Druckluft an ihrem Auslaß sog- gesteuert werden, daß man eine gleichbleibende Temperatur bei wechselnder Luftentnahme erhält.The extent to which fuel is fed into the main air heater N is introduced, can be suction-controlled by the temperature of the compressed air at its outlet be that you get a constant temperature with changing air extraction.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electric power generation plant with an air and a steam turbine, characterized by a single generator (P), which is driven by the air turbine (L), while the air compressor (D) for the air turbine (L) is driven by the steam turbine (C) will.

2. Power generation plant according to claim i, characterized in that the compressed air for the air turbine (L) heated by the combustion products of a furnace (main compressed air heater N) which is completely separate from the steam generating unit.

3. Power generation plant according to claim i, characterized in that the air from the compressed air preheater (7) the compressed air for the air turbine (L) passes through a heat exchanger (K), in which it is heated by the exhaust air from the air turbine (L).

4. Power generation plant according to claim i, characterized in that when the system is put into operation the Air turbine (L) is initially switched into a shunt.

5. Power generation plant according to claim i, characterized in that part of the exhaust air from the air turbine (L) for preheating the feed water of the steam generation plant in a feed water preheater (M) is used.

6. Power generation plant according to claim. i, characterized that a part of the exhaust air of the air turbine (L) the combustion in the main compressed air heater (N) supported.