DE852018C - Gasturbinenanlage mit Erzeugung der Nutzleistung und der Verdichterleistung in getrennten Maschinensaetzen - Google Patents

Description

• Gasturbinenanlage mit Erzeugung der Nutzleistung und der Verdichterleistung in getrennten Maschinensätzen Die Erfindung geht von einer Gasturbinenanlage aus, in der Nutzleistung und Verdichterleistung in getrennten Maschinensätzen erzeugt werden, wobei für die Deckung der Verdichterleistung eine eigene Energiequelle vorgesehen ist. Nach einem früheren Vorschlag ist für diesen Zweck ein besonderer Heißluftkreislauf vorgesehen. Dieser Anlagenaufbau wird geiitäß der Erfindung dahin abgeändert, daß zur Erzeugung der Verdichterleistung eine Hochdruckdampfkraftanlage vorgesehen ist, die insbesondere nach dem Gleitdruckverfahren arbeitet.
• Nutzleistungsturbine und Verdichterturbine arbeiten unter sehr wesentlich voneinander abweichenden Betriebsbedingungen. Die Leistung der Nutzleistungsturbine ist eindeutig bestimmt durch die Belastung der an sie angeschlossenen Kraftverbraucher; ihre Drehzahl bleibt bei allen Betriebszuständen gleich. Anders die Verdichterturbine. Ihre Leistung ändert sich nicht verhältnisgleich zu der der N utzleistungsturbine, sondern ihre Leistungsabnahme ist bei Teillast wesentlich geringer als bei der Nutzleistungsturbine, oder mit anderen Worten ausgedrückt, der Leistungsbedarf für die Verdichtung ist bei Teillasten verhältnismäßig höher als bei der Nutzleistungsturbine. Außerdem ergibt es sich aus der Eigenart des Verdichters, daß die Drehzahl der Verdichterturbine nicht gleichgehalten werden kann, sondern mit der Belastung wechseln muß, da eine Neuregelung bei gleichbleibender Drehzahl im allgemeinen nur mit erheblichen Verlusten möglich ist, welche die Wirtschaftlichkeit der Anlage in Frage stellen. An sich ist eine Heißluftanlage entsprechend dem bereits erwähnten älteren Vorschlag in der Lage, den Betriebsbedingungen des Verdichtermaschinensatzes Genüge zu leisten. Stellt man aber eine Hochdruckdampfkraftanlage vergleichsmäßig gegenüber, so sieht man, daß diese gerade für den Fall der Gasturbinenanlage mit getrenntenMaschinensätzen wesentlicheVorteile bietet, und zwar insbesondere hinsichtlich der schnellen Anpassung des Verdichtermasehinensatzes an die jeweilige Belastung. Der neuzeitliche Hochdruckkessel ist derart elastisch, daß er auch sehr schnellen Belastungsänderungen zu folgen in der Lage ist. Besonders wirkt sich aber diese Eigenschaft des Kessels aus, wenn er in Verbindung mit dem sogenannten Gleitdruckverfahren betrieben wird. Es ist hierunter ein Verfahren zu verstehen, ' bei dem der Druck des erzeugten Dampfes bei im wesentlichen gleichgehaltener Temperatur jeweils so eingeregelt wird, daß das der Kraftmaschine zuströmende sekundliche Volumen des Dampfes im wesentlichen konstant bleibt. Die theoretischeUntersuchung des Verfahrens zeigt, daß bei seiner Anwendung ein fast ungeändert günstiger Wirkungsgrad über dem praktisch in Frage kommenden Leistungsbereich erzielbar ist. DieseFolge desGleitdruckverfahrens ist aber gerade für Gasturbinenanlagen von ausschlaggebender Bedeutung, denn diese Anlagen sind in weit höherem Maße als bei Dampfkraftanlagen gegen Verluste empfindlich. Macht doch z. B. nur i % Wirkungsgradverschlechterung beim Verdichter eine Wirkungsgradverringerung der Anlage von rund 4 % aus. Man sieht also, daß die Einführung des Hochdruckdampfverfahrens für den Verdichtermaschinensatz ein sehr vielversprechendes Mittel zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer Gasturbinenanlage ist.
• Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht etwa schlechthin die Kupplung eines Gasturbinenprozesses und eines Dampfprozesses betrifft. Vorschläge dieser Art sind verschiedentlich gemacht worden. Sie laufen aber immer darauf hinaus, die Unterstufe der Krafterzeugung in einen Dampfprozeß zu verlegen.
• Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert, bei dem eine im geschlossenen Heißluftprozeß arbeitende Nutzleistungsturbine angenommen ist. Es ändert sich jedoch grundsätzlich nichts an den Verhältnissen, wenn der Nutzleistungsprozeß offen ist oder wenn er ein Gasprozeß ist. Die Brennstoffenergie wird im Brennraum i umgesetzt und die hierfür frei werdende Wärmemenge in einem Oberflächenerhitzer 2 an die verdichtete Luftabgegeben. Die erhitzte Luft leistet in der Nutzleistungsturbine 3 zum Antrieb des Stromerzeugers 4 Arbeit, gibt den größten Teil ihrer Abwärme im Rekuperator 5 ab und wird schließlich in einem Kühler 6 auf die niedrigste Temperatur des Prozesses rückgekühlt. Hierauf wird sie vom Verdichter 7 angesaugt und über den Rekuperator 5 wieder der Heizfläche 2 zugeleitet.
• Zum Antrieb des Verdichters 7 dient eine Dampfturbine 8, deren Dampf von einem Hochdruckdampferzeuger 9 geliefert wird. Die Kupplung des Verdichters 7, mit der. Turbine 8 ist durch den an den Achsen angeschriebenen Buchstaben b angedeutet. Die Welle der Nutzleistungsturbine ist mit a bezeichnet, um die Trennung der beiden Maschinensätze zum Ausdruck zu bringen. Der Abdampf der Turbine 8 wird an einem Kondensator io niedergeschlagen, im Kondensatsammelbehälter i i gesammelt und über die Pumpe 12 dem Dampferzeuger wieder zugeführt.
• Der Dampferzeuger selbst arbeitet mit Druckfeuerung, und zwar ist die Schaltung nach Patentschrift 627 514 dargestellt. Ein Teil der im Dampferzeuger entwickelten Wärme wird über eine Oberfläche 13 an Luft abgegeben, die in der Turbine 14 entspannt wird. Mit dieser ist, wie durch den Buchstaben c an den Wellen angedeutet ist, ein .Verdichter i5 gekuppelt, der die Arbeitsluft der Turbine 14 entsprechend verdichtet. Die Luft wird in der Turbine 14 nicht so tief wie möglich entspannt, sondern nur bis zu einem entsprechend hohen Zwischendruck und dann der Feuerungg über die Leitung 16 als Brennluft zugeleitet.
• Auch für den- Erhitzer i ist eine Druckfeuerung vorgesehen, und zwar mit Aufladung der Brennkammer durch ein Gebläse 17, das durch eine Abgasturbine 18 angetrieben wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gasturbinenanlage mit Erzeugung der Nutzleistung und der Verdichterleistung in getrennten Maschinensätzen und mit einer eigenen Energiequelle für die Verdichterleistung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Verdichterleistung eine insbesondere im Gleitdruckverfahren betriebene Hochdruckdampfkraftanlage vorgesehen ist.