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DerAufgabenbereich,der Gasturbinenanlage wird von zwei Hauptgesichtspunkten
getragen, nämlich Beherrschung der benötigten hohen Temperaturen und Rückgewinnung
von Abwärme zur Verringerung der Wärmeverluste. Die Erfindung beschäftigt sich mit
dem zweiten Punkt.
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Die Rückgewinnung der Abwärme ist nach zwei Richtungen möglich, nämlich
einmal die Rückführung der Abwärme des Maschinenabgases in den Prozeß über einen
Wärmeaustauscher und andererseits das Auffangen von Verlustwärme der Maschine und
deren Nutzbarmachung. Beide Wege sind bereits untersucht worden. Dabei ist die größte
Aufmerksamkeit bisher dem ersten Weg geschenkt worden, was auch erklärlich ist,
da es sich hier um weitaus größere Wärmemengen handelt, deren Verlust verhütet werden
muß, als bei der Verlustwärme der Maschine. Immerhin sind aber auch deren Beträge
noch so beträchtlich, daß man überlegt hat, wie man sie, wenn auch nur teilweise,
dem Prozeß erhalten könnte. Es ist z. B. vorgeschlagen worden, durch die Gasturbine
einen Kühlluftstrom hindurchzusenden und diesen dann der Feuerung zur Bildung des
Treibgases zuzuführen. Man schickt dabei entweder die gesamte verdichtete Luftmenge
oder nur einen Teil davon durch die Kühleinrichtungen hindurch.
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Auch hei der Erfindung wird der Gedanke verfolgt, nicht nur die Abgaswärme
dem Prozeß zu erhalten, sondern auch Maschinenverlustwärme zurückzugewinnen. Es
wird jedoch in Abweichung von den bisherigen Gedankengängen vorgeschlagen, die Maschinenverlustwärme
nicht vor dem Abgaswärmeaustauscher zuzuführen, sondern hinter ihm, also diese Abwärme
zu einer Erhöhung der Temperatur vor der Brennkammer auszunutzen. Das setzt naturgemäß
voraus, daß ' die Maschinenverlustwärme mit genügend hoher Temperatur anfällt. Diese
Voraussetzung wird aber in vielen Fällen erfüllt sein.
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Der Vorteil dieser Maßnahme ist. folgender: Wenn man von einem idealen
Wärmeaus.tauscher ausgeht, so muß das wärmeabgebende Mittel den Wärmeaustauscher
mit derjenigen Temperatur verlassen, mit der das wärmeaufnehmende Mittel eintritt.
Das ist nur bei unendlich großen Wärmeaustauschflächen möglich. Bei einigermaßen
wirtschaftlicherGröße des Wärmeaustauschers bleibt zwischen den beiden wärmeaustauschenden
Mitteln ein Temperaturunterschied ,bestehen. Die zu übertragende Wärmemenge wird
um so größer, je größer der Temperaturunterschied ist. Wenn man nun die Maschinenverlustwärme
auf das Arbeitsmittel bereits vor dem Wärmeaustauscher überträgt, so wird die Zulauftemperatur
erhöht und damit der Temperaturunterschied gegenüber dem wärmeabgebenden Mittel
verringert. Es wird dann zwar die Maschinenverlustwärme zurückgewonnen, auf der
anderen Seite aber das Temperaturgefälle verringert und damit die aus dem Abgas
zu übertragende Wärmemenge verkleinert. Eine solche Führung des Verfahrens bringt
also keinen Gewinn, es sei denn, daß man den Wärmeaustauscher entsprechend vergrößert,
was aber meistens aus wirtschaftlichen Erwägungen nicht in Frage kommen wird. Wenn
man dagegen die Verlustwärme entsprechend hoher Temperatur hinter den Wärmeaustauscher
in den Prozeß zurückführt, so wird aus dem Abgas die größte unter den gegebenen
Verhältnissen mögliche Wärmemenge aufgenommen und dann zusätzlich hierzu ein gewisser
Betrag an Maschinenwärme aufgenommen. jetzt tritt tatsächlich eine Vergrößerung
der übertragbaren Wärmemenge ein, und zwar ohne Vergrößerung des Wärmeaustauschers.
Hier liegt der Vorteil der Erfindung.
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Ein schaubildliches Ausführungsbeispiel ist in der Figur dargestellt.
Es ist dabei angenommen, daß es sieh dabei um eine im offenen Gasprozeß arbeitende
Anlage handelt. Das Brenngas wird in der Brennkammer i erzeugt und der Maschine
2 zugeführt, die einerseits den Stromerz-euger3, andererseits den Verdichter 4 antreibt.
Die Kupplung der beiden Maschinen ist durch den Buchstaben a angedeutet. Das Abgas
der Maschine 2 strömt über den Wärmeaustauscher 5 ins Freie ab. Die vom Verdichter
4 geförderte Druckluft nimmt zunächst im Wärmeaustauscher 5 die Abwärme der Maschine
2 auf und wird nach den bisherigen Vorschlägen der Brennkammer i zugeführt. Gemäß
der Erfindung soll jedoch vorher noch eine Rückgewinnung von @faschinenverlustwärme
eingeschaltet werden. Dies geschieht über einen Wärmeaustauscher 6, dem etwa erhitzte
. Kühlluft als wärmeabgebendes Mittel zugeführt wird. Die Maschinenverlustwärme
ist schaubildlich durch den Buchstaben Q angedeutet, wobei es unerheblich ist, um
welche Art Maschinenwärme es sich hier handelt. Wesentlich ist lediglich, daß Maschinenverlustwärme
entsprechend hoher Temperatur hinter dem Wärmeaustauscher in den Prozeß zurückgeführt
wird.