DE849330C - Verfahren zum Betrieb einer Zweistoff-Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

• Für die Erzielung eines günstigen thermischen Wirkungsgrades einer Gasturbinenanlage-Brenngasanlage oder Heißluftanlage ist die Möglichkeit weitgehender Rückgewinnung der Abwärme des Prozesses grundsätzliche Voraussetzung. Da die Entspannung des Treibgases in der Kraftmaschine wegen des Fehlens eines Kondensators nur bis auf den Druck der Umgebung getrieben werden kann, ist die Abgastemperatur am Ende des Entspannungsverlaufes verhältnismäßig hoch. Nur, wenn es gelingt, den Wärmeinhalt des Abgases weitgehend im Kreislauf zu erhalten, die Abwärme also auf .den Prozeß rückzuübertragen, ist mit einem hinreichend hohen thermischen Wirkungsgrad zu rechnen. Hier liegt die große Schwierigkeit aller Brenngasanlagen. Gewiß ist theoretisch eine sehr weitgehende Regenerierung der Abwärme möglich, aber nur unter verhältnismäßig großem Bauaufwand. Der Wärmeaustauscher nimmt Abmessungen an, die wirtschaftlich nicht mehr vertretbar sind.
• Man hat deshalb nach anderen Wegen gesucht, um die Wärmeverluste zu verringern, und ist dabei zu folgender Überlegung gelangt. Der Wärmeübergang von den Abgasen an die Frischluft ist eine Frage des Temperaturunterschiedes. Solange dieser Unterschied groß ist, genügen kleine Wärmeaustauschflächen. Wenn man also die Regenerierung der Abwärme schon bei einer verhältnismäßig hohen Resttemperatur abbricht, so kommt man mit einem kleinen Wärmeaustauscher aus. Die Restwärme wird auf anderem Wege nutzbar gemacht, nämlich in einem dem Regenerator nachgeschalteten Dampfkraftprozeß mit einem Niedrigsieder als Arbeitsmittel. Auf diese Weise wird mit dem Heißgasprozeß ein Dampfprozeß gekuppelt, eine Vereinigung, die sehr brauchbare Wirkungsgrade verspricht.
• Dieses Verfahren wird einwandfrei arbeiten, sofern Gas oder Öl als Heizmittel verwendet wird. Für Kohle erscheint es weniger geeignet, denn die Brenngase verschmutzen nicht nur die Turbine, raunen die Schaufeloberflächen auf und beschädigen diese dadurch, sondern auch in dem Wärmeaustauscher sind wegen der von dem Abgas mitgeführten festen Bestandteile Verschmutzungen zu erwarten. Mit Rücksicht hierauf müssen Rohrdurchmesser und Rohrteilung entsprechend groß gewählt werden. Es sind deshalb auch bereits Prozesse durchgebildet worden, bei denen nicht unmittelbar die Brenngase arbeiten, sondern heiße Luft, die einen geschlossenen Kreislauf ausführt.
• Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung soll dagegen der sogenannte offene Prozeß beibehalten werden, jedoch unter Vermeidung der Schwierigkeiten, die sich aus der Verarbeitung der Brenngase ergeben. Zu diesem Zweck wird die Oberstufe als Heißluftprozeß mit einem Oberflächenwärmeaustauscher für die Wärmezufuhr betrieben, und die Abwärme dieses Wärmeaustauschers wird zusammen mit der Abwärme der Heißluftturbine auf den Niedrigsieder übertragen.
• Das Schaubild einer Anlage gemäß der Erfindung ist in der Figur dargestellt. Der Maschinensatz ist als Einwellenmaschinensatz angenommen mit dem Verdichter a und der Luftturbine c sowie mit der Dampfturbine g und dem Stromerzeuger k. Die Erfindung ist aber naturgemäß nicht an einen derartigen Einwellenmaschinensatz gebunden. Der Verdichter a saugt Luft aus dem Freien an und fuhrt sie dem Wärmeaustauscher l@ zu, in dem auf sie die gesamte im Prozeß benötigte Wärme übertragen wird. Die heiße Luft wird in der Turbine c entspannt. Die Abluft wird der Reihe nach über die drei Wärmeaustauscher d, e, f geleitet und tritt dann ins Freie aus. Es ist dies ein offener Heißluftprozeß. Diesem nachgeschaltet ist ein Kreislauf mit einem Niedrigsieder, der aus dein Kondensator h durch die Pumpe i nacheinander durch die Erhitzer f, e und d gedrückt wird und als Dampf der Dampfturbine g zuströmt, die er nach Arbeitsleistung zum Kondensator h verläßt. Dieser Prozeß ist ein geschlossener Prozeß. Es wird auf ihn jedoch nicht nur die Wärme der Ahluft der Turbine c übertragen, sondern gleichzeitig auch noch die des Wärmeaustauschers b. Die Brenngase strömen nacheinander durch entsprechend abgetrennte Heizflächenteile d', e', f' und puffen dann ins Freie aus.
• Der wesentlicheVorteil dieses Anlagenaufbaues liegt darin, daß die Heizfläche, über die die gesamte Wärme in derl Prozeß hineingebracht wird, die Feuergase von der Kraftmaschine trennt. Es wird also der Vorteil des geschlossenen Kreislaufes gewahrt. Dort wo die Abwärme der Heißluft auf den Niedrigsieder übertragen wird, ist eine Verschmutzung überhaupt nicht zu befürchten. Soweit Verschmutzungen überhaupt auftreten, sind sie auf der Erhitzerseite, aber nicht auf der Maschinenseite zu befürchten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Betrieb einer Zweistoffbrennturbinenanlage mit einem Heißgasprozeß in der Oberstufe und einem Dampfkraftprozeß mit einem Niedrigsieder in der Unterstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberstufe als HeiBluftprozeß mit einem Oberflächenwärmeaustauscher für die Wärmezufuhr betrieben wird und die Abwärme dieses Wärmeaustauschers zusammen mit der Wärme der Heißluftturbine auf den Niedrigsieder übertragen wird.