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Teilgeschlossene Gasturbinenanlage Die Erfindung betrifft eine Gasturb@inenanlage,
bei der das Arbeitsmittel verdichtet, dann erhitzt und hernach in mindestens einer
die Nutzarbeit leistenden Gasturbine entspannt wird, wobei ein Teil dieses Arbeitsmittels
einen Kreislauf ausführte, während eine andere Teilmenge dem Kreislauf entnommen
und dafür eine Ersatzmenge zugeführt wird, und wobei die aus dem Kreislauf abgeführte
Teilmenge als Verbrennungsluft bei der Erhitzung des im Kreislauf umströmenden Arbeitsmittels
herangezogen wird nach Patent 726 319. Das erfinderische Neue besteht darin,
daß der ohne Zwischenkühlung arbeitendeAufladeverdichter die Frischluft unmittelbar
in den Vorwärmer der Anlage fördert, in welchem das im Hauptverdichter verdichtete
Arbeitsmittel vorgewärmt wird. Die Abgase des Lufterhitzers werden dabei zweckmäßig
ohne Zwischenschaltung eines weiteren Wärmeaustauschers in die Abgasturbine geleitet.
Die Frischluft kann in Weiterbildung der Erfindung an derjenigen Stelle in den Vorwärmer
eingeführt werden, an der die in der Turbine entspannte, den Vorwärmer durchströmende
Luft mindestens annähernd die gleiche Temperatur hat wie die Frischluft.
Die
Erfindung hat den Zweck, mit einer einfachen Schaltung einen glich guten Anlagewirkungsgrad
wie bei der Anlage gemäß dem Patent 726 319 zu erreichen.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt. Fig. i stellt ein vereinfachtes Beispiel der Anlage des
Hauptpatentes dar; Fig. 2 zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung. In Fig. i bezeichnen
i und i' den Nieder- und Hochdruckteil des Hauptverdichters, d. den Zwischenkühler,
5 den Hauptv orwärmer, 5' den Nebenvorwärmer und 6 den Lufterhitzer. Mit 7 und 9
sind die Hoch- und Niederdruckturbine, mit i i der Rückkühler, mit 1.1 die Abgasturbine,
mit 15 und 15' das Niederdruck- und Hochdruckgehäuse des Aufladeverdichters und
mit 13 dessen Zwischenkühler bezeichnet. 28 zeigt die Stelle, an der die Frischluft
in den Kreislauf durch die Leitung eingeführt wird. i9 ist die angetriebene Maschine
(elektrischer Generator) und 17 die Leistungsausgleichmaschine des Aufladeaggregats.
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Das Turbogebläse 15 verdichtet das Arbeitsmittel, das durch die Leitungen
3o angesaugt wird. Die Verdichtung erfolgt unter Zwischenkühlung im Zwischenkühler
13. Die verdichtete Luft strömt alsdann aus dem Turbogebläse 15' zur Stelle 28,
wodurch die Leitung 29 Luft aus der Niederdruckturbine 9 und dem Hauptvorw ärmer
5 strömt. Die Luft wird im Rückkühler i i gekühlt und tritt in den Hauptverdichter
i und i' ein, wobei zwischen Teil i und i' des Hauptverdichters ein Zwischenkühler
.I eingeschaltet ist. Die verdichtete Luft wird durch den Hauptv orw ärmer 5 und
durch den Nebenvorwärmer 5' geleitet, also vorgewärmt und dann in dem Lufterhitzer
6 erhitzt.
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In der Hochdruckturbine 7 erfolgt der erste Teil der Ausdehnung, in
der Niederdruckturbdne 9 ein weiterer Teil. I\'ach dem Durchströmen durch die N
iederdruckturbine 9 wird ein Teil der Luft einerseits durch die Leitungen 31, 32
in den Haupt= vorwärmen 5 geleitet. Der andere Teil strömt durch die Leitung 33
in den Erhitzer 6, in welchen Brennstoff durch eine Leitung 34. eingespritzt wird.
Das hierbei entstehende heiße Verbrennungsgas erhitzt die in den Rohrbündeln des
Lufterhitzers 6 strömende Luft, kühlt sich dabei selbst ab, und wird danach in den
Nebenvorwärmer 5' geleitet. Schließlich erfolgt die vollständige Entspannung in
der Abgasturbine 1d..
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Die Arbeitsweise der Anlage ist an sich bekannt. Der Leistungsausgleich
am Aufladeaggregat 14, 15, 15' kann natürlich auch durch andere Mittel herbeigeführt:
werden als durch die gezeichnete elektrische Maschine 17, z. B. durch eine mechanische
Kupplung mit der Hauptmaschinengruppe i, l', 7, 9 der Anlage. Der Nebenvorwärmer
5' hat den Zweck, die Temperatur der Abgase möglichst zu verringern und den gesamten
Arheitsprozeß damit zu carnotisieren. Der Zwischenkühler 13 dient ebenfalls zur
Wirkungsgradverhesserung der Anlage, denn er vermindert den Leistungsverbrauch des
Aufladeverdichters 15, 15'.
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Die Berechnung zeigt, daß die beiden Apparate 5' und 13 zwar kleine
Abmessungen erhalten, hingegen eine sehr unerwünschte Erschwerung der Anlage darstellen,
namentlich weil die Leitungsführung umständlich wird und der Aufladeverdichter kaum
anders als zweigehäusig ausgebildet werden kann.
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@#@'ürde man die Schaltung dadurch zu vereinfachen suchen, daß man
den Nebenvorwärmer 5' einfach wegläßt, so würde zwar die Turbine 14 etwas mehr Leistung
abgeben, doch würde im Lufterhitzer 6 mehr Brennstoff gebraucht, da die Luft in
weniger hoch vorgewärmtem Zustand in die Rohrbündel treten würde, so daß der Nachteil
überwiegt.
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Eine weitere Vereinfachung besteht darin, den hi'!hler 13 wegzulassen,
wobei gleichzeitig der Aufladeverdichter 15, 15' eingehäusig gebaut werden kann.
Dies erhöht aber dessen Leistungsaufnahme und verschlechtert den Wirkungsgrad weiter.
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Bei der Anlage, die in Fig. 2 dargestellt ist und deren Arbeitsweise
der in Fig. i dargestellten Anlage entspricht, sind nun der Nebenvorwärmer 5' und
der Zwischenkühler 13 (Fig. i) weggelassen, außerdem ist die Stelle, an der die
Frischluft in den Kreislauf eingeführt wird, anders gewählt, nämlich an der Stelle
35 anstatt an 28. Das wesentlich Neue ist, da.ß die Frischluft nicht in die
Leitung zwischen Vorwärmen 5 und Rückkühler i i eingeführt wird, sondern an geeigneter
Stelle in den Vorwärmen 5 selbst.
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Bei Weglassung des Zwischenkühlers 13 hat die Luft nach dem Austritt
aus dem Aufladeverdichter 15 bereits eine solche Temperatur, daß ein Teil der Wärme
dieser Luft im Vorwärmen 5 zurückgewonnen werden kann. Dieser Rückgewinn, der dadurch
zustande kommt, daß die Frischluft unmittelbar in den Vorwärmen 5 eingeführt wird,
ist so groß, daß die Verschlechterung, die durch Weglassen des Hilfsvorwärmers 5'
(Fig. i) und des Zwischenkühlers 13 entstanden ist, fast vollständig rückgängig
gemacht wird. Eine ganz geringfügige Vergrößerung des Vorwärmers 5 gestattet sogar
einen gleich guten Wirkungsgrad zu erreichen. Es ist damit eine Anlage geschaffen,
die bei beträchtlich einfacherem Aufbau den-gleichen Wirkungsgrad erreicht wie die
bisherige Schaltung.