DE852787C

DE852787C - Gleichdruckgasturbinenanlage

Info

Publication number: DE852787C
Application number: DES9043D
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dipl-Ing Koehler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1940-06-08
Filing date: 1940-06-08
Publication date: 1952-10-20

Description

Gleichdruckgasturbinenanlage Bei einer Gleichdruckgasturbinenanlage ist es zur Erzielung eines ausreichenden Wirkungsgrades erforderlich, die vom Verdichter kommende Luft durch die Abgase der Turbine vorzuwärmen, bevor sie teils zur Verbrennung des Treibstoffes in die Brennkammer, teils zur Mischung in die Brenngase geführt wird. EinderartigerLuftvorwärmerarbeitet in üblicher Weise im Gegenstrom, wobei die vorzuwärmende Luft durch eine Rohranlage strömt, während die Rohre selbst von den heißen Abgasen der Gasturbine beaufschlagt werden.
Die vom Verdichter auf einen Überdruck bestimmter Größe gespannte Luft hat zwei Aufgaben zu erfüllen: i. als vorgewärmte Verbrennungsluft in die Brennkammer mit Überdruck einzutreten und dort demLuftanteil an dembrennbarenlGas-Luft-Gemisch zu bilden, 2. als vorgewärmte Zusatz- oder Mischluft von beispielsweise geringerem Druck in oder hinter der Brennkammer zu den Verbrennungsgasen zu treten und diese vor ihrem Eintritt in die Beschaufelung der Gasturbine abzukühlen.
Diese beiden Aufgaben können im Verdichter selbst erfüllt werden, und zwar dadurch, daß aus einem N iederdruckteil eine große Luftmenge niederen Druckes entnommen und hinter den Brennraum geführt wird, um als Zusatz- oder Mischluft die Verbrennungsgase vor ihrem Eintritt in die Turbinenbeschaufelung abzukühlen, während aus dem Hochdruckteil des Verdichters eine kleine Luftmenge höheren Druckes austritt, die als Verbrennungsluft der Brennkammer zugeführt wird. Der höhere Druck der Verbrennungsluft ist deswegen nötig, um beispielsweise die Druckverluste, die im Brenner selbst entstehen, zu decken. Man kann aber auch die für den Arbeitsvorgang notwendige und durch einen Verdichter hochgespannte Luftmenge hinter dem Verdichter unterteilen in eine kleinere Luftmenge von höherem Druck, die als Verbrennungsluft der Brennkammer der Gasturbine zugeführt wird, und in eine größere Luftmenge von niederere Druck, die als Zusatz-oder Mischluft die Verbrennungsgase vor ihrem Eintritt in die Turbinenbeschaufelung abkühlt, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß die Aufteilung in diese beiden Teilmengen in einen dem Verdichter nachgeschalteten Vorwärmer mit einer Zwischenentnahmestelle verlegt ist, aus der die für die Verbrennung notwendige Luftmenge höher gespannt als die das Vorwärmerende verlassende Mischluft entnommen wird. Die verdichtete Luft durchströmt also den Vorwärmer nicht bis zu seinem Ende, um sich dann erst in die Aufgaben zu teilen, sondern sie wird in der Erkenntnis, daß die Luft durch die Widerstände des Vorwärmers einen Druckabfall erleidet, gemäß der Erfindung schon innerhalb des Vorwärmers durch eine Entnahmestelle unterteilt in eine kleinere Luftmenge von höherem Druck, die als Verbrennungsluft der Brennkammer zugeführt wird, und in eine größere Luftmenge, die das mit geringerem Druck verläßt, um als Zusatz- oder Mischluft die Verbrennungsgase vor ihrem Eintritt in die Turbinenbeschaufelung abzukühlen. Diese Abkühlung der heißen Brenngase ist bekanntlich deshalb notwendig, weil die Schaufeln der Turbine nur bis zu einer durch ihren Baustoff bedingten Warmfestigkeitsgrenze imstande sind, die Beaufschlagung heißer Gase zu ertragen. Daß zu diesem Abkühlungsvorgang vorgewärmte Luft benutzt wird, hat seinen Grund in der wärmewirtschaftlich günstigsten Ausnutzung der Abwärme der Turbinengase, die, zur Erwärmung der Gesamtluftmenge, nicht nur zur Vorwärmung der Verbrennungsluftmenge, herangezogen werden kann.
Die Erfindung sieht vor, daß die Zwischenentnahmestelle im Vorwärmer so verlegt ist, daß ein Drucküberschuß -der Verbrennungsluft gegenüber dem Druck der Mischluft besteht, um die beim Einblasen in die Brennkammer auftretenden Widerstände zu überbrücken. Durch die vorverlegte Entnähmeder zur Verbrennung des Luft-Gas-Gemisches notwendigen Luftmenge ist zwar deren Vorwärmtemperatur niedriger, weil sie den Vorwärmer nicht bis zu seinem Ende durchströmt, um so höher wird jedoch die Temperatur der Mischluft sein, wenn eine gleiche Ausnutzung der Abgaswärme im Vorwärmer erreicht werden soll.
Die Gasturbine wird üblicherweise durch Beeinflussung des Gas-Luft-Gemischesgeregelt, z. B. durch Zuteilung des Brennstoffanteiles. Durch ein Regelhlied wird darüber hinaus die der Brennkammer zugeführte Luftmenge den i Einfluß der Regelung ausgesetzt.
Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Wirkungsweise ist folgende: Der Verdichter saugt Frischluft an und drückt sie durch den Vorwärmer i, wobei die Luft im Gegenstrom 4-6 durch die Abgase der Turbine erwärmt wird, die durch den Stutzen 2 ein- und durch den Stutzen 3 austreten. Der Vorwärmer setzt dem Luftstrom Widerstand entgegen, so daß die Luft beim Durchströmen durch, ihn einen Druckabfall erfährt. Um einen Teil der Luft bereits vor dem Austritt aus dem Vorwärmer, also unter höherem Druck als am Vbrwärmerende 6, ihrer Teilaufgabe zuzuführen, sieht die Erfindung vor, daß durch eine Zwischenentnahmestelle 5 die durch den Vorwärmer i strömende Luft unterteilt wird in eine kleinere Luftmenge von höherem Druck, die als Verbrennungsluft über das Regelglied 7 der Brennkammer der Gasturbine zugeführt wird, und in eine größere Luftmenge, die das Vorwärmerende 6 mit geringerem Druck verläßt., um als Zusatz- oder Mischluft die Verbrennungsgase vor ihrem Eintritt in die Turbinenbeschau.felung abzukühlen. Dabei ist die Zwischenentnahmestelle 5 im Vorwärmer i so angeordnet, daß der Drucküberschuß der Verbrennungsluft an der Stelle 5-7 über der Zusatzluft an der Stelle 6 dem in der Brennkammer der Gasturbine erforderlichen Überdruck entspricht. Durch das Regelglied 7 wird zweckmäßig die durch die Zwischenentnahmestelle 5 der Brennkammer zugeführte Verbrennungsluft dem Einfluß der Regelung der Gasturbine ausgesetzt.

Claims

PATEN TANSPHÜ CHE: i. Gleichdruckgasturbinenanlage, bei der die für den Arbeitsvorgang notwendige und durch einen Verdichter hochgespannte Luftmenge hinter dem Verdichter unterteilt wird in eine kleinere Luftmenge von höherem Druck, die als Verbrennungsluft der Brennkammer der Gasturbine zugeführt wird, und in eine größere Luftmenge von niederem Druck, die als Zusatz-oder Mischluft die Verbrennungsgase vor ihrem Eintritt in die Turbinenheschaufelung abkühlt, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung in diese beiden Teilmengen in einen dem Verdichter nachgeschalteten Vorwärmer (i) mi-t einer Zwischenentnahmestelle (5) verlegt ist, aus der die für die Verbrennung notwendige Luftmenge höher gespannt als die das Vorwärmerende (6) verlassende Mischluft entnommen wird.
2. Anlage nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein Regelglied (7) an der Zwi,schenentnahmestelle (5) für die der Brennkammer zuzuführende Luftmenge, das dem Einfluß der Regelung der Gasturbine unterstellt ist. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 202 936.