DE869746C - Kraftanlage, insbesondere fuer Schiffsantrieb, bestehend aus einer Dampfturbinenanlage und einer Gasturbinenanlage, deren Abgase zur Verbrennung des Brennstoffs im Dampferzeuger dienen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Dampf-Gas-Kraftanlagen, insbesondere für Schiffsantrieb. Bei derartigen Anlagen sind folgende Einrichtungen vereinigt: eine Dampf turbinenanlage, die einen Dampferzeuger und eine oder mehrere Dampfturbinen umfaßt; eine Gasturbinenanlage, deren Abgase zur Verbrennung von Brennstoff in dem Dampferzeuger dienen, mit einer Hochdruckgasturbine, die mit einem Luftverdichter gekuppelt ist, und mit einer Niederdruckgasturbine sowie möglicherweise einem oder mehreren Verbrennungsmotoren. Bei einer solchen Anlage wird die vorwärtstreibende Kraft für Vorausfahrt üblicherweise durch die Dampfturbine (oder die Dampfturbinen) geliefert, in Verbindung mit der Niederdruckgasturbine (oder den Niederdruckgasturbinen) sowie auch mit dem Verbrennungsmotor (oder den Motoren), wenn letztere vorgesehen sind. Dabei werden die Abgase der Niederdruckgasturbine etwa mit Atmosphärendruck in den Dampferzeuger geleitet und dienen zur Ver-■brennung des Brennstoffs für die Dampferzeugung. Erfmdungsgemäß wird die Dampf-Gas-Kraftanlage der erläuterten Art die Antriebsleistung für die Rückwärtsfahrt nur durch die Dampfturbinen und/oder durch die Verbrennungsmotoren, wenn solche vorhanden sind, abgegeben, wobei die Abgase der Hochdruckgasturbine über druckreduzierende Vorrichtungen unter Umgehung dar Nieder-

druckgasturbine nach dem Dampferzeuger zur Verbrennung vom weiterem Brennstoff geleitet werden. Im allgemeinen ist zu bemerken, daß diese Druckreduziervorrichtungen angeordnet werden, um den Druck der die Niederdruckgasturbine umgehenden Gase vor ihrem Eintritt in den Dampf-" erzeuger auf ungefähr normalen Luftdruck herabzusetzen.

Bei der Anwendung dieser Erfindung dienen ίο Steuereinrichtungen dazu, die Vorbedingungen zu schaffen, unter denen die Niederdruckgästurbine Energie für 'den Vorausantrieb liefert, sowie die Vorbedingungen, unter denen die Niederdruckgasfeurfoine vermittels der Druckreduziervorrichtungen bei Rückwärtsfahrt umgangen wird, wobei die Rückwärtsleistung, durch eine Rückwärtsdampfturbine und/oder durch einen Verbrennungsmotor, wenn ein solcher in der Anlage enthalten ist, geliefert wird.

In einer Kraftanlage dieser Art kann die Niederdruckgasturbine unmittelbar mit der Lastwelle gekuppelt sein, so daß sie bei Rückwärtsfahrt über das Getriebe rückwärts mitgedreht wird. Hierbei würde bei den bekannten Anlagen infolge der auftretenden Ventilationsarbeit eine starke Erhitzung ' der Turbine auftreten. Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung wird die Niederdruckgasturbine während der Rückwärtsfahrt dadurch gekühlt, daß ein Teil der von der Hochdruckturbine gelieferten Gase nach Durchströmen der DruCkreduziervorrichtung durch die Niederdruckturbine hindurch zirkuliert.. In abgeänderter Ausführun>gsform oder zusätzlich zu der erläuterten Ausführungsform kann der Dampferzeuger während des Stillstands der Antriebsturbine vermittels Luft unter Dampf gehalten werden, die durch einen Ventilator geliefert wird, oder mit Hilfe von Luft, welche durch einen Injektor in -die Abgasleitung des Verbrennungsmotors (wenn ein solcher Motor in der Anlage enthalten ist) eingeführt werden kann.

In der Zeichnung-ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Kraftanlage besteht aus einer Dampfturbine 1 und einer Niederdruckgasturtbine 2, die beide so angeordnet sein können, daß sie gemeinsam eine Lastwelle treiben. Ein Dampferzeuger 3, der nur teilweise dargestellt ist, liefert Dampf nach der Dampfturbine 1, ein Kompressor 4, der durch eine Hochdruckgasturbine 5 angetrieben wird, liefert verdichtete, durch einen Erhitzer 6 im Dampferzeuger 3 erhitzte ■ Luft und weiter durch Verbrennung von Brennstoff in einer Brennkammer 7 erhitztes Gas nach der Hochdruckgasturbine 5. Die Abgase der Hochdruckgasturbine 5 expandieren in der Niederdruckgasturbine 2 und werden von dieser im wesentlichen bei normalem Luftdruck in den Dampferzeuger 3 geleitet, um die Atmosphäre für die Verbrennung von Brennstoff für die Dampferzeugung zu schaffen. Zusätzliche Verbrennungsluft für den Dampferzeuger 3 kann im Abgas eines als Gaserzeuger betriebenen Verbrennungsmotors sowie/oder aus der Atmosphäre, 2. B. vermittels eines Ventilators, erhalten werden. In einigen Fällen können die Abgase eines als Kraftmaschine betriebenen Verbrennungsmotors durch den gesamten Dampferzeuger oder einen Teil desselben derart hindurchgeleitet werden, daß sie die Erhitzung des Speisewassers unterstützen, indem sie einen Teil ihrer fühlbaren Wärme abgeben.

Wie oben erwähnt wurde, liefert die Niederdruckgasturbine in Verbindung mit der oder den Dampfturbinen und dem Verbrennungsmotor, wenn ein solcher vorhanden ist, die zum Voraustrieb erforderliche Energie, während für den Rückwärtsantrieb die Niederdruckgasturbine umgangen und die Antriebskraft durch die Dampfturbine oder die Dampfturbinen und/oder den Verbrennungsmotor, falls ein solcher vorhanden ist, geführt wird.

Bei der Anwendung der Erfindung werden drei parallel geschaltete Leitungen a, b, c vorgesehen, deren jede durch ein Ventil A, B, C gesteuert wird, wobei eine jede mit einem Ende mit dem Abgasauslaß der Hochdruckturbine 5 in Verbindung steht. Die erste Leitung a, die nachfolgend als Niederdruckgasturbinenzuf ührungsleitung bezeichnet wird, ist an ihrem entgegengesetzten Ende mit dem Einlaß der Niederdruckgasturbine 2 verbunden. Die zweite Leitung b, hier als die Druckreduzierleitung bezeichnet, ist mit einem Druckreduzierventil 8 ver- go bunden, dessen Auslaßende in die Leitung einmündet, die zwischen dem Abgasauslaß der Niederdruckturbine 2 und dem Dampferzeuger 3 verläuft. Die dritte Leitung c, 'hier als Leerlaufleitung bezeichnet, ist so geschaltet, daß sie eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Abgasauslaß der Hochdruckgasturbine 5 und dem Dampferzeuger 3 herstellt. Um einen Umlauf von Kühlgas durch die Niederdruckgasturbine 2 während ihrer Umdrehung in umgekehrter Richtung zu ermöglichen, d. h. für Rückwärtsfahrt ist eine Kühlleitung d, die durch ein Ventil D gesteuert wird, so angeordnet, daß sie an einem Ende mit der Leitung α zwischen der Niederdruckturfoine 2 und dem Ventil A₁ mit ihrem anderen Ende mit deni Auslaß des Druckreduzierventils 8 in Verbindung steht.

Bei der Einstellung auf Vorwärtsfahrt wird das Ventil^ an der Niederdruckgasturbinenzuführungsleitung α geöffnet, so daß die Abgase der Hochdruckgasturbine die Niederdruckgasturbine 2 antreiben können, während das Ventil B der Druckreduzierleitung, das Leerlaufventil C und das Ventil D der Kühlleitung geschlossen bleiben. Für Rückwärtsfahrt werden das Ventil^ der Niederdruckgasturbinenzuf ührungsleitung und das Ventil C der Leerlaufleitung geschlossen und das Ventil D der Kühlleitung geöffnet. Die Abgase aus der Hochdruckgasturbine 5 gehen alsdann durch das Druckreduzierventil 8 in den Dampferzeuger bei einem Druck, der nahe beim Atmosphärendruck liegt, während die umgekehrte Rotation der Niederdruckgasturbine 2 eine Gaszirkulation durch die Turbine vom Auslaß nach dem Einlaß hin hervorruft. Dabei wird das Gas vom Ende der Druckreduzierleitung b abgezogen, wo es in die Leitung ausströmt, die von der Niederdruckgasturbine 2

nach dem Dampferzeuger 3 hinführt und zwecks Zirkulation durch die Kühlleitung d zurückgeführt wird. Das Ventil C der Leerlaufleitung ist lediglich während des Stillstands der Vortriebsturbinen geöffnet, wenn die anderen Leitungsventile A₁ B₁ und D geschlossen sind, um einen geringen Umgehungswiderstand gegenüber der Niederdruckgasturbine 2 und dem Druckreduzierventil 8 vorzusehen und um weiter zu ermöglichen, daß der Dampferzeuger 3 unter Dampf gehalten wird, oder um die Entwicklung von Dampf während der Anlaufperiode zu ermöglichen.

Das Ventil C der Leerlaufleitung wird vorzugsweise unabhängig von den anderen Ventilen betätigt; im Normalzustand, wenn die Kraftanlage in Betrieb ist, kann dieses Ventil in der geschlossenen Stellung durch eine Einrichtung festgehalten werden, die auf den am Auslaß der Hochdruckgasturbine herrschenden Druck anspricht, um den Dampferzeuger gegen einen Überdruck der Verbrennungsatmosphäre zu schützen.

Die Ventile A₁ B und C der Zuführung zur Niederdruckgasturbine, der Druckreduziereinrichtung sowie der Kühlleitung werden zweckmäßig in ihrer Tätigkeit einander derart zugeordnet, daß der Wechsel zwischen Vorausfahrt und Rückwärtsfahrt mit Hilfe einer einzigen Bewegung bewirkt werden kann.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Kraftanlage, insbesondere für Schiffsantrieb, bestehend aus einer Dampfturbinenanlage einschließlich eines Dampferzeugers, einer Gasturbinenanlage, deren Abgase zur Verbrennung des Brennstoffs im Dampferzeuger dienen, mit einer Hochdruckgasturbine, die mit einem Luftverdichter gekuppelt ist, und einer Niederdruckgasturbine sowie möglicherweise Verbrennungsmotoren, wobei die Antriebsleistung für die Vorwärtsfahrt durch die Dampfturbinen, die Niederdruckgasturbinen und die Verbrennungsmotoren abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsleistung für die Rückwärtsfahrt nur durch die Dampfturbinen und/oder durch die Verbrennungsmotoren, wenn solche vorhanden sind, abgegeben wird, wobei die Abgase der Hochdruckgasturbine (5) unter Umgehung der Niederdruckgasturbine (2) über eine Druckreduziervorrichtung (8) unmittelbar zum Dampferzeuger (3) zur Verbrennung von weiterem Brennstoff geleitet werden.
2. 2. Kraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Druckreduziervorrichtung (8) nach dem Dampferzeuger (3) gelieferten Abgase etwa Atmosphärendruck besitzen.
3. 3. Kraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückwärtsfahrt ein Teil der Abgase nach dem Durchströmen der Druckreduziervorrichtung (8) als Kühlmedium durch die Niederdruckgasturbine (2) zirkuliert.
4. 4. Kraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Rückwärtsfahrt ein Teil oder der ganze Betrag der durch einen Ventilator dem Dampferzeuger (3) zugeführten Verbrennungsluft als Kühlmedium durch die Niederdruckgasturbine (2) zirkuliert.
5. 5. Kraftanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Stillstands der Vortriebsturbinen die Abgase der Hochdruckgasturbine unter Umgehung der Niederdruckgasturbine (2) und der Druckreduziervorrichtung (8) unmittelbar dem Dampferzeuger zugeleitet werden.
6. 6. Kraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf übermäßigen Druck ansprechende, am Auslaß der Hochdruckgasturbine (s) angebrachte Vorrichtung vorgesehen ist, um die gemeinsame Umgehung der Niederdruckgasturbine und der Druckreduziervorrichtung abzusperren.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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