DE843773C

DE843773C - Verfahren zur Erzeugung von Waerme und Leistung mittels Dampf- und Luftturbinenanlage

Info

Publication number: DE843773C
Application number: DEM5659A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Karrer
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1944-11-14
Filing date: 1950-08-19
Publication date: 1952-07-14
Also published as: CH243773A

Description

Verfahren zur Erzeugung von Wärme und Leistung mittels Dampf- und Luftturbinenanlage Es ist bekannt, eine Feuerungsanlage mit einer Luftturbinenanlage zu kombinieren. Die Feuerungsanlage kann zur Erzeugung von Dampf zu Heiz- und Kraftzwecken dienen oder zur Abgabe der Feuerungswärme zu beliebigen Heizzwecken. Es ist ferner bekannt, die Abluft der Luftturbine als Verbrennungsluft zu verwenden. Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, durch die Luftturbine mehr Luft zu schicken als für die Verbrennung benötigt wird und die überschüssige Abluft zu Wärmezwecken (Speisewasservorwärmung, N utzwärmeabgabe) zu verwenden.
Da die Leistung der Gesamtanlage um so größer wird, je mehr Luft man durch die Luftturbine schickt, kann bei großen Leistungen zuviel Abluftwärme entstehen, die weder für die Verbrennung noch für andere Zwecke brauchbar ist. Bei einer Wärme- und Leistungserzeugungsanlage nach der Erfindung, bei welcher eine Feuerungsanlage mit einer Luftturbinenanlage derart kombiniert ist, daß ein Teil der Feuergaswärme für die Aufheizung der Druckluft verwendet wird, wird ein Teil der Abluft der Luftturbine als Brennluft der Feuerung zugeführt, während mindestens ein übriger Teil der Abluftmenge einen Teil ihrer Abwärme an die dem Kompressor zugeführte Frischluft abgibt. Dadurch werden Wärmeverluste der überschüssigen Abluft verhindert und der Wirkungsgrad wird erhöht. Die Wärmeabgabe an die Frischluft kann durch Austausch oder durch Zumischung erfolgen.
Die schematische Zeichnung betrifft ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Das Speisewasser wird in den Vorwärmern B1, B2 und B3 erwärmt. Der Dampf wird im Kessel D erzeugt, im Überhitzer F_ überhitzt und in der Gegendruckturbine F entspannt. Der Dampf gibt seine Nutzwärme im Teilverbraucher Hl an den Verbraucher H ab. A ist die Speisewasserpumpe. Die Verbrennungsgase geben einen Teil ihrer Wärme bei hohen Temperaturen im Dampfkessel D und Überhitzer E an das Dampfsystem und hernach zwecks Leistungserzeugung in den Luftvorwärmern L1 und L2 an das Luftsystem ab. Der Kompressor K ist als gekühlt vorausgesetzt. Durch Kühler U, die an mehreren Stufen des Kompressors K vorgesehen sind, wird als Kühlmittel beispielsweise Wasser oder das Speisewasser der Dampfanlage oder auch Luft geführt, z. B. Kühlstufen a-b und b-c, welches Kühlmittel die im Kühler aufgenommene Wärme im Teil H,, des Verbrauchers H ebenfalls an den Verbraucher oder an das Speisewasser abgeben kann.
Die im Kompressor K komprimierte Luft gelangt in die Luftvorwärmer L1 und L2 und von da zur Turbine M, die den Generator N und den Kompressor K antreibt. Der Kompressor K kann aber auch separaten Antrieb erhalten, z. B. durch eine Teilturbine der Turbine M. Die Abluft der Turbine M ist bei 5 in zwei Teilströme aufgeteilt. Der eine Teilstrom wird in der Feuerungsanlage, der er durch die Leitung 6o zugeführt wird, als Verbrennungsluft gebraucht, nachdem er vorher im Vorwärmer B3 Wärme an das Speisewasser abgegeben hat. Auf dem Rost C wird beispielsweise Kohle verbrannt. Die Verbrennungsgase gelangen zum Teil über den Verdampfer D und den Überhitzer E zum Luftvorwärmer L2. Vor ihrem Eintritt in den Luftvorwärmer ZZ werden abgezweigte Heißgase über 51 der Mischungsstelle 8o zugeführt und mit den abgekühlten Verbrennnngsgasen gemischt. Der Luftvorwärmer L2 wird dann von diesen Mischgasen beäufschlagt. Die Gase können nach Durchströmen eines Teils des Luftvorwärmers -L2 nochmals mit restlichen abgezweigten Heißgasen gemischt werden. Zu diesem Zweck ist der Vorwärmer L$ in zwei Kammern I und I1 aufgeteilt, und es werden die Gase mit dem über 52 abgezweigten Heißgasrest gemischt. Die Mischgase beaufschlagen sodann in der Kammer II den Restteil vom Vorwärmer -L2 und .verlassen denselben durch Leitung 85, um in den Gasteil i des Luftvorwärmers L1 zu gelangen, den sie durch die Leitung 89 verlassen. Die Abgase des Vorwärmers L, durchströmen noch den Speisewasservorwärmer B2, um alsdann in den Kamin zu entweichen, falls sie nicht vorher ebenfalls noch dem Nutzwärmeverbraucher H zugeführt werden. Die bei 5 von der Brennluft abgezweigte überschüssige Luft strömt direkt zum Luftvorwärmer Li, dessen Teil 2 sie durchströmt. Vom Luftvorwärmer Lx gelangt die Luft in den Speisewasservorwärmer Bi, wo sie Wärme an das Speisewasser abgibt. Schließlich wird noch Abluftwärme im Teilverbraucher H3 an den Verbraucher H abgegeben. Im Vorwärmer L1 und im folgenden Strömungsweg 85, 89, BZ werden die Feuerungsgase getrennt von der Abluft geführt, um die Abluft bis zu tieferen Temperaturen ausnutzen zu können als die Abgase.
Ein Teil der nicht als Brennluft der Feuerungsanlage zugeführten Turbinenabgase kann nach dem Vorwärmer B$ mittels der mit einem Regulierventil versehenen Leitung 66 den Brenngasen zugemischt werden, um die Luftüberschußmenge im Kessel zu regulieren, ohne dadurch die Gesamtdurchsatzmenge der Gasturbine zu beeinflussen.
Nachdem die Abluft den Verbraucher H verlassen hat, wird nun ihre restliche Wärme oder ein Teil derselben in den Kompressor K zurückgeführt. Diesem Zweck dient der Austauscher <:, durch welchen die Abluft abgeführt und die Frischluft vorgewärmt und danach durch die Leitung 9o dem Kompressor K zugeführt wird. Die Abluft oder ein Teil derselben könnte auch unmittelbar mit der Frischluft gemischt werden. Bei einer Anlage, die Wärme und Leistung erzeugt, kann die so erreichte Verhinderung der Luftabwärmeverluste von größerer Bedeutung sein als der erhöhte Leistungsbedarf des Kompressors infolge höherer Ansaugtemperatur.
Die Antriebs- und Kupplungsverhältnisse von Turbinen und Kompressoren können auch anders als im Beispiel sein. Ferner können statt Kohle andere Brennstoffe, flüssige oder gasförmige, verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme und Leistung, bei welchem eine Luftturbine derart mit einer Feuerung zusammenarbeitet, daß ein Teil der Feuergaswärme die Druckhift aufheizt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Abluft der Luftturbine als Brennluft der Feuerung zugeführt wird, während mindestens ein übriger Teil der Abluftmenge einen. Teil ihrer Abwärme an die dem Kompressor zugeführte Frischluft abgibt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme durch Austausch an die Frischluft abgegeben wird-.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme durch Zumischung an die Frischluft abgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Abluftwärme an das Speisewasser eines Dampfsystems abgegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vom gekühlten Kompressor abgeführte Wärme an den Nutzwärmeverbraucher abgegeben wird.