DE881426C - Verfahren zum Betrieb einer Heissluftturbinenanlage mit Abwaermeverwertung - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Heissluftturbinenanlage mit Abwaermeverwertung

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DE881426C
DE881426C DEL3852A DEL0003852A DE881426C DE 881426 C DE881426 C DE 881426C DE L3852 A DEL3852 A DE L3852A DE L0003852 A DEL0003852 A DE L0003852A DE 881426 C DE881426 C DE 881426C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
waste heat
hot air
turbine system
operating
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Expired
Application number
DEL3852A
Other languages
English (en)
Inventor
Siegfried Dipl-Ing Kriese
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • Verfahren zum Betrieb einer Heißluftturbinenanlage mit Abwärmeverwertung Bei einer nach dem höchsten Wärmebedarf ausgelegten, mit geschlossenem Kreislauf arbeitenden Heißluftturbinenanlage mit Abwärmeverwertung kann die Nutzwärmeabgabe einmal dadurch geregelt werden, daß bei Wärmeteillasten ein der kleineren Wärmelast entsprechender niedrigerer Druckpegel gefahren wird. Entsprechend dem niedrigeren Druckpegel geht der Luftdurchsatz und also auch die effektive mechanische Leistung, die von der Anlage abgegeben wird, zurück. Dieses Regelverfahren kann sich nur dann günstig auswirken, wenn die Anlage für einen konstanten Wärmebedarf gefahren wird, d. h. für eine Nutzwärmecharakteristik mit flachem Verlauf.
  • Die Nutzwärmeabgabe kann andererseits bei der vorgenannten Anlage dadurch geregelt werden, daß die Frischwasserkühler eine Größe besitzen, die es gestattet, alle nicht nutzbar verwertete Abwärme abführen zu können. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Anlage auch bei Teillasten auszufahren. Aus Gründen der guten Ausnutzung einer Heißluftturbinenanlage mit Abwärmeverwertung ist es jedoch zweckmäßig, den Auslegepunkt auf eine der Belastungscharakteristik entsprechende mittlere Wärmelast zu legen und den über dieser Wärmelast liegenden Bedarf durch geeignete technische Maßnahmen zu decken.
  • Die höchste Wärmelast könnte nun hierbei z. B. durch Speicher, durch elektrische Zusatzbeheizung, durch teilweise bzw. gänzliche Verwendung der Wärme, die bei Normalbetrieb regenerativ im Luftkreislauf ausgetauscht wird (im Diagramm JK nach DE), gedeckt werden. Diese Möglichkeiten ergeben aber eine umfangreiche komplizierte Anlage und können außerdem mit den Nachteilen verbunden sein, daß ein starker Rückgang der verfügbaren mechanischen Leistung eintritt, wenn diese über einen Generator für die zusätzliche elektrische Beheizung verwendet wird, oder daß Beipässe für die eine Gasseite im Regenerativaustauscher erforderlich -sind, die eine komplizierte Ausführung und evtl. eine ' Erhöhung .des Druckverlustes auch für die Bestlast bedeuten können. Gleichzeitig können hierbei auch für den Gaserhitzer nachteilige Belastungsverschiebungen auftreten, insbesondere wenn dieser von einer Wärmequelle eine zwei- oder mehrmalige Erhitzung des Arbeitsmittels durchführen soll.
  • Demgegenüber soll erfindungsgemäß ein Verfahren treten, welches gestattet, die Anlage mit einem höheren Temperaturniveau im unteren Teil des Kreislaufes zu fahren durch verringerte oder gänzlich abgeschaltete Frischwasserkühlung. Die verringerte Kühlung der Luft kann durch Kühlwasserdrosselung erreicht werden. Die Wärmeabgabe für Nutzzwecke kann hierdurch in gewissen Grenzen bei praktisch konstanter oder, wenn notwendig, veränderlicher Lufterhitzerbelastung geregelt werden.
  • An Hand des Diagramms soll das Verfahren näher erläutert werden. Darin bedeutet: Punkt A Ansaugen der Luft bzw. des Arbeitsmittels, Strecke AB Verdichtung (Niederdruck), BC' Abkühlen der Luft mit Wärmeausnutzung, z. B. für Heizzwecke, CC Abkühlen der Luft durch Frischwasser, CD nochmalige Verdichtung der Luft (Hochdruck), DE Wärmezufuhr im Regenerativaustausch (IK nach DE), EF Wärmezufuhr im Lufterhitzer, FG Expansion (Hochdruck), GH nochmalige Erhitzung der Luft (Zwischenerhitzung, Niederdruck), HI Expansion (Niederdruck), IK Wärmeabgabe im Regenerativverfahren (IK nach DE), KA' Rückkühlung der Luft mit Wärmeabgabe für Nutzzwecke, A'A weitere Rückkühlung der Luft durch Frischwasser.
  • Das Diagramm A' B' C' D' E F G H I K' A' zeigt den Betrieb ohne Frischwasserkühlung. Das Diagramm A" B" C" D" E F G H I K" A" zeigt den Betrieb mit gedrosselter Frischwasserkühlung.
  • Bei dieser Betriebsart mit einer Erhöhung des unteren Kreislauftemperaturniveaus wird die ausnutzbare Abwärmemenge vergrößert, und zwar zum Teil auf Kosten der mechanischen-Leistung, da jetzt die Differenzen der. Wärmegefälle der Turbinen und Verdichter kleiner werden. Die Erhöhung der Nutzwärmeabgabe ist jedoch größer, als es dem Äquivalent der Verminderung der mechanischen Leistung entspricht, und zwar dadurch bedingt, daß entsprechend dem höheren Temperaturniveau der Anlagenabwärme, z. B. bei konstanten Vor- und Rücklauftemperaturen des Nutzwärmeträgers, ein größererTeil derAnlagenabwärme, imGrenzfall die gesamteAbwärme, nutzbar verwendet werden kann. Die konstanten Vor- und Rücklauftemperaturen des Nutzwärmeträgers wurden nur der Einfachheit halber vorausgesetzt. Die Möglichkeit einer höheren Nutzwärmeabgabe besteht hier jedoch auch bei geänderten Vor- und Rücklauftemper aturen des Nutzwärmeträgers. Diese Feststellung scheint zunächst den Hauptsätzen der Thermodynamik zu widersprechen. Dem ist jedoch nicht so; denn gerade diesen Hauptsätzen entsprechend mulß bei gleicher, im Lufterhitzer zugeführter Wärmemenge (in beiden Fällen entsprechend der Fläche unter EF und GH) die Summe aus abgegebener Leistung (unter Einschluß der Verluste) und der insgesamt abgeführten Wärmemenge in beiden Fällen gleich sein. Das bedeutet wiederum, daß die Summe aus abgegebener Leistung und nutzbar verwendeter Ab- wärme bei der Betriebsart mit einer Erhöhung des unteren Kreislauftemperaturniveaus gegenüber dem Normallastbetrieb um die Flächen unter CC' und AA' größer sein muß als bei dem Normalbetrieb. (Hierbei ist zunächst vorausgesetzt, daß das untere Kreislauftemperaturniveau so weit erhöht wird, daß die gesamte Anlagenabwärme ausgenutzt werden kann.) Diese Betriebsart zur Deckung eines höheren als der Normallast der Anlage entsprechenden Wärmebedarfs weist also folgende Vorteile auf: r. Gute Ausnutzung des investierten Kapitals, 2. gleiche Gaserhitzerbelastung im ganzen Bereich zwischen Wärmenormallast und Wärmespitzenlast, 3. relativ geringe Einbuße an mechanischer Nutzleistung bei Deckung erhöhten Wärmebedarfs, .4. verhältnismäßig einfache Anlage ohne umfangreiche Zusatzeinrichtungen für Wärmespitzendeckung, wie z. B. Speicher usw., 5. einfache Regelung der Wärmeabgabe im Bereich zwischen Normallast und höchster Heizwärmelast.
  • Der Betrieb der genannten Gasturbinenanlage bei erhöhtem Wärmebedarf nach dem aufgezeichneten Diagramm, also bei Wahrung des gleichen oberen Kreislaufdruckniveaus wie bei Normallast, wäre zunächst nur bei veränderlicher Drehzahl der Verdichter oder Zuschaltung eines Zusatzverdichters möglich. DieAnlage kann jedochauch bei konstanter Drehzahl ausgefahren werden; sodann ändert sich das Druckverhältnis der Anlage, das ordnungsgemäße Arbeiten der Verdichter wird durch die Änderung der Temperatur in den Saugstutzen in relativ weiten Grenzen nicht gefährdet, und die genannten Vorteile bleiben sinngemäß gewahrt.
  • Die Anlage kann auch mit ein- oder mehrstufiger Verdichtung mit Zwischenkühlung und auch mit mehrstufiger Entspannung mit oder ohne Zwischenerhitzung arbeiten.
  • Die erklärten und beschriebenen Verfahren können naturgemäß mit gleichem Nutzen auch bei Gasturbinenanlagen Anwendung finden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Betrieb einer im Normalbetrieb mit Heizungskühlern und zusätzlicher Frischwasserkühlung mit wirtschaftlicher Bestlast gefahrenen Heißluftturbinenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anpassung ihrer Heizungs- und Frischwasserkühlung an die im Betrieb von der kleinsten bis zur höchsten vorkommenden Wärmelast durch Veränderung der Kühlwasserzufuhr erfolgt.
DEL3852A 1950-09-23 1950-09-23 Verfahren zum Betrieb einer Heissluftturbinenanlage mit Abwaermeverwertung Expired DE881426C (de)

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