DE908734C - Saugluftturbinen-Kraftanlage - Google Patents

Description

• Saugluftturbinen-Kraftanlage Die Erfindung betrifft eine Saugluftturbinen-Kraftanlage, bei welcher durch die Verbrennung fester, flüssiger oder gasförmiger Stoffe Energie gewonnen wird, die zum Antrieb einer Kraftmaschine, gegebenenfalls zur Erzeugung elektrischen Stromes, verwendet wird. Bei einer üblichen Brennkraftturbinenanlage werden die Verbrennungsgase in. einer Turbine entspannt, und diese treibt den Verdichter für die Verbrennungsluft und die Nutzkraftmaschine, z. B. einen elektrischen Nutzleistungsstromerzeuger. Eine derartige Brennkraftanlage hat nur einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad, da die heißen Treibgase vor ihrem hintritt in die Turbine durch Zumischung kalter Luft so weit abgekühlt werden müssen, wie es die Widerstandsfähigkeit des Turbinenmaterials, insbesondere für die Schaufeln, gegenüber hohen Temperaturen vorschreibt. Schon geringe Erhöhung der Betriebstemperatur des Treibmittels erfordert die Verwendung von Sonderbaustoffen für die Schaufeln, die die Gestehungskosten der Turbine bis zu einer wirtschaftlich untragbaren Höhe bringen.
• Erfindungsgemäß werden daher die in einer Brennkammer durch Verbrennung von Druckluft und Brennstoff erzeugten Druckgase durch einen Ejektor geleitet der Luft durch eine Turbine hindurch ansaugt, welche den Luftverdichter und die leistungsaufnehmende Maschine, z. B. einen elektrischen Stromerzeuger, antreibt. Die Turbine wird dabei also mit kalter Saugluft betrieben, die sie vollkommen, unabhängig von wärmewiderstandsfähigen Baustoffen macht. Um die Wärme in den heißen Gasen hinter dem Ejektor noch auszunutzen, wird in Weiterausbildung der Erfindung ein Teil der Abgaswärme in einem Wärmetauscher entweder an .die Verbrennungsluft vor der Brennkammer oder an -die Luft vor ihrem Eintritt in die Turbine abgegeben. Einmal läßt sich der Wirkungsgrad der Brennkammer durch Vorwärmung der Verbrennungsluft und zum anderen der der Turbine durch eine Erhöhung des Wärmegefälles verbessern. In letzterem Falle ist allerdings zu erwägen, ob nicht infolge der Ansaugung warmer Luft in den Ejektor der Wirkungsgrad des Ejektors zu stark absinkt. Gegebenenfalls muß man die Abhitze der Abgase zwischen Brennkammerluft und Turbinenluft entsprechend aufteilen, indem man zwei Wärmetauscher verwendet, die entweder hintereinander oder parallel zueinander von den Abgasen aus dem Ejektor beaufschlagt werden. Ein großer Vorteil der Wärmekraftanlage nach der Erfindung besteht darin, daß die Verbrennung aschehaltiger Brennstoffe (Kohlenstaub) wesentlich geringere Schwierigkeiten macht als bei den mit heißen Brennkammergasen betriebenen Turbinen, da die auszuwechselnden Teile des Ejektors erheblich billiger sind als die Turbinenschaufeln.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Saugluftturbinen-Kraftanlage entsprechend der Erfindung in schematischer Weise dargestellt.
• Die Luft für die Verbrennung des Brennstoffes wird durch die Leitung i angesaugt vom Verdichter -2 verdichtet und durch den Wärmetauscher 3 in die Brennkammer q. gedrückt. Hier verbrennt sie zusammen mit dem bei 5 eingeführten. Brennstoff, und die heißen Brenngase strömen durch den Ejektor 6, in welchem die Druckenergie bei hoher Gastemperatur in Geschwindigkeit verwandelt wird. Über den Wärmetauscher 3 gelangen die Gase ins Freie. Infolge der Ejektorwirkung der heißen Gase wird in den Ejektor Luft eingesaugt, die vor ihrem Eintritt in den Ejektor eine Turbine 7 beaufschlagt, welche den Verdichter 2 und einen elektrischen Stromerzeuger 8 antreibt. Die durch die Turbine strömende Gasmenge ist größer als die durch den Verdichter angesaugte. Die Luft wird im Ejektor mit den Verbrennungsgasen gemischt Im angeschlossenen Wärmetauscher 3 kann ein Teil der Wärmeenergie zurückgewonnen werden. Man kann den Wärmetauscher 3 auch vor der Turbine 7 anordnen und erhält dann ein Wärmegefälle, das den Wirkungsgrad der Turbine 7 erhöht. Dafür sinkt allerdings der Wirkungsgrad des Ejektors, weil er nicht mehr kalte, sondern bereits vorgewärmte Luft ansaugt. Gegebenenfalls können auch zwei Wärmetauscher, je einer vor der Brennkammer und der Turbine, Anwendung finden. Statt des Verdichters mit der nachgeschalteten Brennkammer kann man auch ein Schwingrohr verwenden, in dem eine intermittierende Verbrennung unter Erzeugung von Druckschwankungen und Selbstansaugung von Luft erfolgt. Man kann auch gegebenenfalls statt nur eines Ejektors mehrere in Serie oder parallel anordnen und dadurch die Ausnutzung der die heißen Gase innewohnenden Energie weiter steigern.

Claims (3)

1. PATEXTANSPßfiCHE: i. Saugluftturbinen-Kraftanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Brennkammer durch die Verbrennung von Druckluft und Brennstoff erzeugten Druckgase durch einen oder mehrere Ejelttor(en) (6) geleitet werden, der (oder die) Luft durch eine vorgeschaltete Turbine (7) hindurch ansaugt(en), die neben dem Luftverdichter (2) noch eine leistungsaufnehmende Maschine, z. B. einen elektrischen Stromerzeuger (8), antreibt.
2. 2. Saugluftturbinen-Kraftanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druckgasen nach dem Ejektor (6) innewohnende Wärme unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers (3) zum Teil an die Brennkammerluft abgegeben wird.
3. 3. Saugluftturbinen-Kraftanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druckgasen hinter dem Ejektor (6) innewohnende Wärme zum Teil an die durch die Turbine (7) gesaugte Luft vor der Turbine (7) abgegeben wird. d.. Saugluftturbinen-Kraftanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl vor der Brennkammer (¢) als auch vor der Turbine (7) je ein Wärmetauscher angeordnet ist, die nacheinander oder parallel zueinander von den Abgasen aus dem Ejektor (6) beaufschlagt werden.