DE862984C

DE862984C - Abstimmung der Belastungsaufteilung auf den Hoch- und Niederdruckteil des Gas- bzw. Lufterhitzers mit Zwischenerhitzung bei Heissluftturbinen-anlagen mit Abwaermeverwertung

Info

Publication number: DE862984C
Application number: DEL5620A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl-Ing Krone; Hermann Dr-Ing Henschke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1950-09-26
Filing date: 1950-09-26
Publication date: 1953-01-15

Description

Abstimmung der Belastungsaufteilung auf den Hoch- und Niederdruckteil des Gas- bzw. Lufterhitzers mit Zwischenerhitzung bei Heißluftturbinenanlagen mit Abwärmeverwertung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Belastungsaufteilung im Gas- bzw. Lufterhitzer mitZwischenerhitzung bei Heißluftturbinenanlagen mit Abwärmeverwertung. Sie besteht darin, daß die Abstimmung der Belastungsaufteilung auf den Hoch- und Niederdruckteil bei verschiedenenLasten so erfolgt, daß ein Überschreiten einer festgelegten höchstzulässigen Temperatur vermieden wird-.
Der Betrieb der Anlagen bei Anwendung der Erfindung ist aus dem Diagramm ersichtlich. Erläuterungen zum Diagramm r. Bei normalen Verhältnissen: Punkt A = Ansaugen des Gases, Strecke AB = Verdichtung (Niederdruck), BC = Abkühlen des verdichteten Gases, CD = nochmalige Verdichtung des Gases (Hochdruck), DE = Wärmezufuhr im Regenerativverfahren (Austausch TK und DE), £F = Wärmezufuhr im Gaserhitzer (Hochdruck), FG = Expansion (Hochdruck), GH = nochmalige Erhitzung des Gases (Zwischenerhitzung, Niederdruck), HI = Expansion (Niederdruck), IK = Wärmeabgabe im Regenerativverfahren (TK nach DE), KA = Wärmeabgabe mit Rückkühlung des Gases (Verwendung der Wärme, z. B. für Heizung).
z. Verhältnisse bei Änderung der im Regenerativverfahren ausgetauschten Wärmemenge. Die Bedürfnisse des praktischen Betriebes verlangen, daß in gewissen Zeiten die im Regenerativverfahren ausgetauschte Wärmemenge entsprechend den Flächen unter I K bzw. D E verändert bzw. ganz für andere Zwecke außerhalb der Maschinenanlage verwendet wird, z. B. für Heizzwecke. Hierdurch wird das Gleichgewicht des Prozesses gestört.
a) Bei dem normalen Betrieb -mit-Regenerativwärmeaustausch werden - im Gaserhitzer folgende Wärmemengen zugeführt: im Hochdruckteil eine Wärmemenge proportional der Fläche unter EF, im Niederdruckteil eine Wärmemenge proportional der Fläche unter GH.
Das Verhältnis der beiden Wärmemengen ist:

Fläche unter EF

Fläche unter GH

b) Bei Verwendung der sonst im Regenerativverfahren ausgetauschten Wärmemenge außerhalb der Maschinenanlage, z. B. für Heizzwecke, wird die Eintrittstemperatur des Gases in den Hochdruckteil des Erhitzers erniedrigt. Die jetzt zuzuführende Wärmemenge ist: im Hochdruckteil proportional der Fläche unter DF, im Niederdruckteil proportional der Fläche unter GH.
Das Verhältnis der beiden zuzuführenden Wärmemengen ist jetzt größer:

_ Fläche unter DF

Fläche unter GH*

Verhalten des Gaserhitzers Die Wärmezufuhr im Gaserhitzer läßt sich durch entsprechende Brennstoffzufuhr regeln. Die Aufteilung der Wärmezufuhr auf Hochdruck- und Niederdruckteil steht jedoch in einem festen Verhältnis zueinander und läßt sich ohne besondere Vorkehrungen nicht unabhängig voneinander regeln, sofern beide Teile von einer gemeinsamen Wärmequelle beheizt werden.
Aus diesem Verhalten folgt, daß bei Beibehaltung einer konstanten Temperatur im Hochdruckteil des Gaserhitzers (Punkt F im Diagramm) die Erhitzungstemperatur im Niederdruckteil entsprechend dem Verhältnis der zugeführten Wärmemengen steigt (Punkt H' 'im Diagramm).
Diese Temperaturerhöhung ist aber im Betrieb unerwünscht, z. B. aus Materialgründen. Maßnahmen zur Herstellung des Gleichgewichts des Prozesses bei verschiedenen regenerativ ausgetauschten Wärmemengen a) Bei Verwendung der sonst regenerativ ausgetauschten Wärmemenge außerhalb der Maschinenanlage ließe sich der Gaserhitzer für Normalbetrieb so auslegen, daß im Niederdruckteil das Gas auf eine niedrigere Temperatur entsprechend Punkt H" erhitzt wird. Im Niederdruckteil des Gaserhitzers wird die höhere Temperatur entsprechend Punkt H erst bei einer höheren Belastung des Erhitzers erreicht. Die so ausgelegte Anlage kann in einem bestimmten Bereich auch bei von der Normallast abweichender Belastungsaufteilung auf den Hoch- und Niederdruckteil des Lufterhitzers ausgefahren werden, wobei unzulässige Temperaturüberschreitungen vermieden werden. b) Die Eintrittstemperatur des Gases in den Niederdruckteil wird bei der höheren Belastung des Erhitzers durch Vorschalten eines Kühlers, dessen Wärme z. B. für Heizung verwendet werden kann, herabgesetzt, entsprechend der Fläche unter GG'. Das Verhältnis der jetzt zuzuführenden Wärme-

mengen entsprechend Fläche unter DF kann so

Fläche unter G'H

eingestellt werden, daß es denselben Wert hat wie im Normalbetrieb. Die Austrittstemperatur aus dem Niederdruckteil des Gaserhitzers wird konstant gehalten.
c) Die gesamte im Gaserhitzer zugeführte Wärmemenge wird durch Umschalten von Heizflächenteilen unmittelbar auf die Hoch- und Niederdruckerhitzung aufgeteilt. Ein Teil der Niederdruckheizfläche wird bei der höheren Belastung auf Hochdruck umgeschaltet. Die jetzt noch für Niederdruckerhitzung verbleibende Heizfläche ist so bemessen, daß sie gerade die gewünschte Erhitzung des Niederdruckgases liefert (Punkt H im Diagramm). Andererseits ist die vom Niederdruck auf Hochdruck umgeschaltete Heizfläche so bemessen, daß sie zusammen mit der eigentlichen Hochdruckheizfläche das Hochdruckgas entsprechend dem Punkt F erhitzt.
d) Die Niederdruckheizfläche -des Gaserhitzers wird in zwei in Reihe geschalteten Teilen im Rauchgasstrom untergebracht. Bei Normallastbetrieb werden die Rauchgase durch beide Niederdruckheizflächen geschickt. Ergibt sich, entsprechend einer im Betrieb erforderlichen Beaufschlagung durch das aufzuheizende Mittel, vorzugsweise Luft, eine von der Normallast abweichende höhere Lastaufnahme für den Hochdruckteil des Lufterhitzers, so wird die Beheizung des einen Teiles der Niederdruckheizfläche durch entsprechende Rauchgasführung eingeschränkt bzw. völlig unterbunden. Die Rauchgase wärme, die .sonst in dem jetzt nicht beheizten Teil der Niederdruckheizfläche verbraucht wurde, wird jetzt von einem Heizungskühler, der auch bei Normalbetrieb im Rauchgasstrom hinter den Niederdruckheizflächen verbleiben kann, aufgenommen. Im Hochdruckteil des Gaserhitzers brauchen keine Änderungen vorgenommen zu werden. Die Austrittstemperatur des Arbeitsgases aus dem Niederdruckteil des Gaserhitzers kann auf diese Weise konstant gehalten werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. - Verfahren zur Regelung der Belastungsaufteilung im Gas- bzw. Lufterhitzer mit Zwischenerhitzung und gemeinsamer Wärmequelle für Hoch- und Niederdruckteil bei Heißluftturbinenanlagen mit Abwärmeverwertüng, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmung der Belastungsaufteilung auf den Hoch- und Niederdruckteil bei verschiedenen Lasten so' erfolgt, daß ein Überschreiten einer festgelegten höchstzulässigen Temperatur vermieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenerhitzungstemperatur für Normallast so ausgelegt ist, daß die höchstzulässige Temperatur im Niederdruckteil erst bei der höchsten in Frage kommenden Wärmeaufnahme im Hochdruckteil erreicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vorschalten eines Kühlers vor den Niederdruckteil des Gas- bzw. Lufterhitzers das Überschreiten der höchstzulässigen Temperatur vermieden wird. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Umschalten eines Teiles der Niederdruckheizfläche auf den Hochdruckteil des Gas- bzw. Lufterhitzers das Überschreiten der höchstzulässigen Temperatur vermieden wird. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung eines Teiles der Niederdruck-Gas- bzw. -Lufterhitzerheizfiäche in Abhängigkeit von der Belastung eingeschränkt bzw. völlig unterbunden wird, so daß ein Überschreiten der höchstzulässigen Temperatur vermieden wird.