DE894790C

DE894790C - Operating procedures for gas turbines

Info

Publication number: DE894790C
Application number: DESCH6438A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr-Ing Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-05-11
Filing date: 1950-05-11
Publication date: 1953-10-29

Description

Bei Gasturbinen wird der größere Teil der Wellenleisitung der ;eigentlichen Turbine zum Antrieb des Verdichters gebraucht, -der die VeTbrennungsluft auf mehrere Atmosphären verdichtet und in die Brennkammer drückt. Nur ein Bruchteil .in der Regel von der :Größenordnung 2o bis 30 % der Gasturb.inen1remstuag ,iist wirkliche Nutzarbeit. Dieser Umstand erhöht die Kosten :der Maschinenanlage auf ein Mehrfaches der .Kosten einer Dampfturbine, bei .der .die idem Verdichter d es Gasturbinenp.rozesses entsprechende Speisepumpe des Keesels uneist nur wenige Prozent .der Dampfturbinenleistung benötigt.In gas turbines, the greater part of the shaft power is the actual Turbine is used to drive the compressor, which distributes the combustion air to several Atmospheres are compressed and pressed into the combustion chamber. Only a fraction of the Rule of the order of magnitude of 20 to 30% of the gas turbine engine braking, is real Useful work. This fact increases the costs: the machine system by a multiple the .cost of a steam turbine, with .the .idem compressor of the gas turbine process The corresponding feed pump of the Keesel only achieves a few percent of the steam turbine output needed.

Die Erfindung vermindert diesen Nachteil des Gasturbinenprozesses ida:durch, daß die Verbrennunc nicht mit Luft, sondern mit Sauerstoff oder mit ian. Sauerstoff stark angereicherter Luft erfolgt. Da Luft izu 79 % aus Stickstoff besteht, .braucht beii Sauerstoffbetrieb nur etwa ein Fünftel,des bei Luft erforderlichen Volumens verdichtet zu werden, wodurch sich der Energieverbrauch des Verdichters in demselben Verhältnis verkleinert.The invention alleviates this disadvantage of the gas turbine process ida: by the fact that the combustion is not with air, but with oxygen or with ian. Oxygen in highly enriched air takes place. Since air consists of 79% nitrogen, .Used in oxygen operation only about a fifth of that required in air Volume to be compressed, which increases the energy consumption of the compressor reduced in the same ratio.

Die Verbrennung mit ,Sauerstoff ist atl,erdinigs nur bei sehr armen Brenmistoffeni, -z. B.,bei Gichtgas, Luftgas oder noch änmeren Gasen, möglich, ohne d@aß unbequem hone Temperaturen ;auftreten, dafür erlaubt :sie aber die Energiegewinnung gerade aus solchen iarmen Gasen niedrigen Heizwertes. Bei Gasen größerem Heizwertes wird weniger Sauerstoff oder an Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt, ;als zur vollständigen Verbrennung nötig ist, um die Temperatur @in dem für Gasturbinen zulässigen Bereich zu halten. Dann behält .das die Turbine verlassende Gas noch :einen Teil seines Heizwertes und kann ia.n@derer Verwendung zugeführt werden, z. B. auch im Rahmen eines nachgesch.aIteten ;zweiten Gasturbinenprozesses. In Solchen Fällen kann es zweckmäßig sein, :das Gas in der Turbine nicht bis auf Umgebunigsidruok zu entspannen, sondern mit Gegendruck zu arbeiten.Combustion with oxygen is atl, earthy only in the very poor Brenmistoffeni, -z. B., with furnace gas, air gas or other gases, possible without d @ ate uncomfortable hone temperatures; occur, but allowed: but they generate energy precisely from such poor gases with a low calorific value. For gases with a higher calorific value less oxygen or oxygen-enriched air is supplied than for complete combustion is necessary to achieve the temperature @ within the permissible for gas turbines Keep area. Then the gas leaving the turbine still retains: a part its calorific value and can ia.n@dererer use, z. B. also in Framework of a downstream; second gas turbine process. In such cases it may be useful: the gas in the turbine is not up to Umgebungidruok to relax, but to work with counter pressure.

Das Gas für den Gasturbinenbetrieb kann beliebiger Herkunft sein, z. B. auch Gichtgas oder Abgas irgendwelcher chemischer Prozesse. Die gegebene Gasquelle für das Verfahren ist .aber der Druckgaserzeuger, der es gleich bei dem zum Betrieb -der Gasturbine nötigen Druck liefert. Will man in einem solchen Druckgaserzeuger Wassergras herstellen, was im. mancher Hinsieht vorteilhafter sein kann als z. B. Luftgas, so braucht man ohnehin Sauerstoff oder daran angereicherte Luft, wenn man (den Gaserzeuger kontinuierlich betreiben will. In -diesem Falle iist für den Betrieb der Gasturbine keine eigene Sauerstofferzieugungsanlage nötig, sondern nur eine Vergrößerung ,der für .den Gaserzeuger ohnehin. vorhandenen.The gas for gas turbine operation can be of any origin, z. B. also furnace gas or exhaust gas of any chemical processes. The given gas source for the process is .aber the pressurized gas generator, who is the same for the operation -the gas turbine supplies the necessary pressure. One wants in such a compressed gas generator Making water grass, which is im. in some respects can be more advantageous than z. B. Air gas, so you need oxygen or air enriched with it anyway if you are (wants to operate the gas generator continuously. In this case, it is for the operation the gas turbine does not need its own oxygen generation system, only one Enlargement, which for the gas producer anyway. existing.

Die Speisung des Gaserzeugmers mit Sauerstoff hat für (den Gasturbineribetrieb noch den Vorteil, daß, bezogen -auf :dieselbe Temperatur" das Volumen der erzeugten Druckgasmenge wesentlich größer ist als .das des hineingepreßten Sauerstoffs. Auch ohne Temperatursteigernng ist also die Entspannungsarbeit des Gases eines Druckgasgenerators größer als die Verdichtungsarbeit für :den Sauerstoff. Auch diese Driffer renz kommt dem Gasturbinenprozeß zugute.The supply of the gas generator with oxygen has for (the gas turbine operation nor the advantage that, based on: the same temperature, "the volume of the generated The amount of pressurized gas is much greater than that of the injected oxygen. Even Without increasing the temperature there is the work of relaxation of the gas in a compressed gas generator greater than the compression work for: the oxygen. This difference also comes benefit the gas turbine process.

Besondere Möglichkeiten bietet das Verfahren in Verbindung mit Hochöfen, :die unter Druck betrieben, werden oder schon .mit an Sauerstoff .angereichertern Wind arbeiten. Dann fällt das: Gichtgas zurrt Betrieb der Gaisturb.inenanlage schon bei erhöhtem Druck an, und Anlagen zur Herstellung von Sauerstoff oder daran angereicherter Luft sind auch schon. vorhanden.The process offers special possibilities in connection with blast furnaces, : which are operated under pressure, are or are already being enriched with oxygen Wind work. Then it falls: furnace gas already starts operation of the gas turbine plant at increased pressure, and systems for the production of oxygen or oxygen enriched in it Air is already. available.

Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens dieser Erfindung zeigt idie Abbildung. Darin ,ist G ein Druckgaserzeuger oder eine beliebige Quelle für Gas von -dem erforderlichen Betriebsdruck, B die Brennkammer, T die Gasturbine und C der Verdichter, der den Sauerstoff 02 verdichtet und der Brennkammer B zuführt. Die gewonnene Leistung wird in dem elektrischen Generator E nutzbar gemacht.An embodiment of the method of this invention is shown in FIG Illustration. Therein, G is a pressurized gas generator or any source of gas the required operating pressure, B the combustion chamber, T the gas turbine and C the compressor, which compresses the oxygen 02 and supplies it to the combustion chamber B. The power gained is made usable in the electric generator E.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Operating procedures for gas turbine plants, thereby characterized: that the combustion of the usually gaseous fuel with Oxygen or air that is heavily enriched in sanitation material. z. Company flags for gas turbine systems according to claim i, characterized in that the combustion with less than the stoichiometric amount of oxygen, d. ih. with excess fuel, takes place. 3. Operation method for gas turbine plants according to claim i, .d As a result marked that the gas for: the turbine supplied by a pressurized gas generator will. 4 .. Betriebisver £ ahren for gas turbine plants according to claim i, characterized in that that the gas leaves the turbine at a higher pressure than atmospheric.