DE917284C - Gas-Dampf-Kraftanlage - Google Patents
Gas-Dampf-KraftanlageInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/103—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with afterburner in exhaust boiler
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Description
(WJGBL S. 175)
AUSGEGEBEN AM 30. AUGUST 1954
M
86/2
Ia/46
h
Gas-Dampf-Kraftanlage
Die Erfindung bezieht sich auf Kraftanlagen, die einen Dampferzeuger, eine Antriebsmaschine, wie
beispielsweise eine eingangs mit überhitztem Dampf betriebene Dampfturbine, und eine Gasturbine
enthalten, deren Abgas ganz oder teilweise zum mindesten einen Teil der Atmosphäre für die
Verbrennung von Brennstoff in dem Dampferzeuger bei einem Druck bildet, der im wesentlichen
gleich oder nur etwas höher als Atmosphärendruck ist.
Bei bekannten Gas-Dampf-Kraftanlagen dieser Art ist es üblich, den Dampf in einem Überhitzer zu
überhitzen, der in dem Weg der Verbrennungsgase des Dampferzeugers liegt und entweder in dem
Verbrennungsraum des Dampferzeugers selbst oder in einem besonderen Raum angeordnet ist,
durch den die Verbrennungsgase hindurchgeleitet werden. Außerdem sind Dampfkraftanlagen bekannt,
bei denen die Dampfüberhitzung in einem getrennt vom Dampferzeuger bei Atmosphärendruck
befeuerten Überhitzer stattfindet.
Ein besserer Überhitzerwirkungsgrad wird erhalten, wenn die Dichte des Heizmittels für den
Überhitzer erhöht wird. Von Veloxdampfkesseln ist bekannt, daß die Feuerung des Dampferzeugers as
unter Überdruck steht und der Überhitzer gemeinsam mit dem Verdampfer befeuert wird. Hier wird
zwar der Überhitzer mit einem Heizmedium hoher Dichte beaufschlagt, die gleiche Anordnung ist
aber bei Kraftanlagen, auf die sich die Erfindung
bezieht, nicht möglich, da es für einen guten Wirkungsgrad
der Turbine erforderlich ist, daß da; Abgas, welches ganz oder teilweise zumindest
einen Teil der Atmosphäre für die Verbrennung von Brennstoff in dem Dampferzeuger bildet, nur
etwa Atmosphärendruck hat. Außerdem kann bei einer Anlage, bei der die Dampfüberhitzungsendstufe
in dem Weg der Verbrennungsgase des Dampferzeugers liegt, die Endtemperatur des
ίο Dampfes nur durch Regelung der Gesamtfeuerung der Anlage geändert werden.
Zweck der Erfindung ist nun, bei einer Kraftanlage, auf die sich die Erfindung bezieht, einen
größeren Überhitzerwirkungsgrad zu erhalten und gleichzeitig die Elastizität der Anlage noch zu
steigern.
Dieser Zweck wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Dampf zumindest in der
Endstufe durch Überdruckverbrennung von Brennstoff in für den Betrieb der Gasturbine verdichteter
Luft überhitzt wird.
Vorzugsweise ist die Luft dadurch vorerhitzt, daß sie durch einen Lufterhitzer hindurchgeleitet
worden ist, der in dem Dampferzeuger in dem Weg der Verbrennungsgase liegt. Eine erste Stufe der
Dampfüberhitzung kann in einem Überhitzer bewirkt werden, der ebenfalls in dem Weg der Verbrennungsgase
des Dampferzeugers liegt.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Anlage wird die Dampfüberhitzung zumindest in
der Endstufe durch ein Heizmedium hoher Dichte ausgeführt, das durch Überdruckverbrennung von
Brennstoff in der verdichteten Luft geschaffen wird, obgleich der Dampferzeuger nur mit Atmosphärendruckverbrennung
arbeitet.
Die Endtemperatur des Dampfes ist somit durch die Zumessung der Brennstoffmenge, die
in dem Druckverbrennungs-Dampf-Überhitzer verbrannt wird, bestimmt und kann damit durch diese
beherrscht werden. Die Anordnung, bei der zwei Überhitzungsstufen verwendet werden, bietet bei
einer für Schiffsantrieb gedachten Kraftanlage dadurch Vorteile, daß beim Manövrieren die zweite
Verbrennungs- und Überhitzungsstufe gedrosselt oder vollständig abgestellt werden kann und nur
wieder eingeleitet wird, wenn das Schiff sich in Fahrt auf seinem Kurs befindet.
Die für die Gasturbine verdichtete Luft kann von einem Luftverdichter geliefert werden. Die
Temperatur dieser Luft kann zuerst dadurch erhöht werden, daß sie durch einen in dem Dampferzeuger
befindlichen Erhitzer hindurchgeleitet wird, bevor sie der Verbrennungskammer bzw.
-raum zugeführt wird, wo der Brennstoff verbrannt wird, wobei die Verbrennungsprodukte, nachdem
sie die Oberflächen des Überhitzers passiert haben, für den Antrieb der Gasturbine dienen wurden.
Die Gasturbine kann aus einer einfachen Expansionsstufe
bestehen, die die Gase für die Zuführung zu der Verbrennungskammer des Dampferzeugers
auf im wesentlichen Atmosphärendruck expandiert. Vorzugsweise besitzt die Gasturbine jedoch zwei
Stufen, von denen die erste für den Antrieb des Luftverdichters und die zweite für die Entwicklung
von Nutzleistung dient.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. ι und 2 zeigen alternative Ausführungsformen von Kraftanlagen, die Gas- und Dampf-
turbinen vereinen und für den Betrieb gemäß der Erfindung vorgesehen sind.
Die in Fig. 1 gezeigte Kraftanlage schließt einen Dampferzeuger 1, der Dampf über eine erste in
dem Verbrennungsraum des Dampferzeugers angeordnete Überhitzungsstufe 2 zu einer Dampfturbine
3 und einem Kondensator 4 liefert, und außerdem Hoch- und Niederdruekgasturbinen 5
und 6 ein. Die Hochdruckgasturbine 5 treibt einen Luftverdichter 7, während die Niederdruckgasturbine
6 Nutzleistung entwickelt, die die von der Dampfturbine 3 gelieferte Leistung ergänzt. Die
von dem Verdichter 7 verdichtete Luft wird in einer in dem Verbrennungsraum des Dampferzeugers
ι angeordneten ersten Lufterhitzungsstufe 8 erhitzt und dann einer Verbrennungskammer
9 zugeführt, in der Brennstoff unter Druckverbrennungsbedingungen verbrannt wird,
wobei die dann erzeugten Gase zuerst in der Hochdruckgasturbine 5 und dann in der Niederdruckgasturbine
6 expandiert werden.
Die Abgase der Niederdruckgasturbine 6 werden dem Dampferzeuger 1 zugeführt, wo sie mindestens
einen Teil der Atmosphäre für die Verbrennung von Brennstoff bei einem Druck bilden,
der gleich oder nur etwas höher als der Atmosphärendruck ist.
Gemäß der Erfindung ist in der Verbrennungskammer 9 eine zweite Dampferhitzungsstufe 10
angeordnet, so daß die Endüberhitzung des Dampf es bei den günstigen Bedingungen eines Heizmediums
ausgeführt werden kann.
Der Druckverbrennungs-Dampf-Erhitzer 9, 10 kann außerdem zur Zwischenüberhitzung von
Dampf zwischen den Stufen der Dampfturbinen verwendet und mit den erforderlichen Rohren bzw.
Elementen für diesen Zweck versehen werden. Andererseits kann für diesen Zweck auch ein besonderer
und zusätzlicher, zweckmäßigerweise seine eigene Verbrennungskammer und Brennstoffreguliereinrichtung
in sich begreifender Teil vorgesehen werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, kann der aus einer Hochdruckdampfturbine 11 ausströmende Dampf vor
Eintritt in die Dampfturbine 3 über einen Zwischen- ng
überhitzer 12 geleitet werden, wobei der Zwischenüberhitzer
12 in einer Verbrennungskammer 13 angeordnet
ist, in der Brennstoff in einer durch die von der Verbrennungskammer 9 kommenden Gase
geschaffenen Atmosphäre verbrannt wird.
Zusätzlich kann, um die Temperatur der Gase vor dem Eintritt in die Gasturbine 5 auf den erforderlichen
Wert zu erhöhen, in einer zweiten Verbrennungskammer 14 Brennstoff verbrannt werden,
die hinter dem Druckverbrennungs-Dampf-Überhitzer 9, 10 und, wenn ein solcher vorgesehen
ist, hinter dem Druckverbrennungs-Dampf-Zwischenüberhitzer 12, 13 liegt.
Bei der praktischen Ausführung der Erfindung kann für die erste Dampfüberhitzungsstufe 2 und
Lufterhitzerstufe 8 und den Dampferzeuger 1 irgendeine bekannte bzw. geeignete Bauart verwendet
werden und der Lufterhitzer 8 so angeordnet sein, daß er die Temperatur der verdichteten
Luft auf die vor der Einführung in den Druckverbrennungs-Dampf-Überhitzer 9, 10 geforderte
Temperatur erhöht, wobei diese Temperatur durch die Betriebsbedingungen begrenzt ist und vorzugsweise
eine solche Höhe hat, daß sie die Verwendung von Rohrleitungen aus ferritischem Stahl
zuläßt.
Eine gemäß der Erfindung aufgebaute Kraftanlage ist insbesondere für Schiffszwecke geeignet,
wo das Maß der durch den Druckverbrennungsüberhitzer geschaffenen Überhitzung einer zuverlässigen
und schnellen Regulierung durch Regelung der in der Verbrennungskammer verbrannten
Brennstoffmenge unterworfen sein würde.
Claims (9)
1. Kraftanlage, die einen Dampferzeuger, eine Dampfantriebsmaschine, wie z. B. eine
Dampfturbine, die mit am Anfang überhitztem Dampf betrieben wird, und eine Gasturbine
enthält, deren Abgase ganz oder teilweise mindestens einen Teil der Atmosphäre für die
Verbrennung von Brennstoff in dem Dampferzeuger bei einem Druck bildet, der im wesentlichen
gleich oder nur etwas höher als der Atmosphärendruck ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dampf zumindest in der Endstufe durch eine innerhalb einer von dem Dampferzeuger
getrennten Brennkammer erfolgende Überdruckverbrennung von Brennstoff in für den Betrieb der Gasturbine verdichteter Luft
überhitzt wird.
2. Kraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luft am Anfang dadurch erhitzt wird, daß sie über einen in dem Weg der Verbrennungsgase in dem Dampferzeuger
liegenden Lufterhitzer geleitet wird.
3. Kraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dampf zuerst in einer ersten in dem Weg der Verbrennungsgase in dem Dampferzeuger
angeordneten Dampfüberhitzerstufe überhitzt wird.
4. Kraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Endtemperatur des Dampfes durch die Regulierung des in dem Druckverbrennungs-Dampf-Uberhitzer
verbrannten Brennstoffes bestimmt und beherrscht wird.
5. Kraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckverbrennungs-Dampf-Überhitzer außerdem für die Zwischenüberhitzung des
Dampfes zwischen den Stufen der Dampfturbine verwendet wird.
6. Kraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die
Zwischenüberhitzung des Dampfes zwischen den Stufen der Dampfturbine ein zweiter Druckverbrennungs-Dampf-Überhitzer
vorgesehen ist, wobei das Heizmedium durch die von der ersten Druckverbrennungs-Dampf-Uberhitzungsstufe
gelieferten Gase gebildet wird, in denen zusätzlicher Brennstoff verbrannt wird.
7. Kraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die von dem ersten oder zweiten Druckverbrennungs - Dampf - Überhitzer gelieferten
Gase zum Antrieb der Gasturbinen dienen.
8. Kraftanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase, bevor sie zu der
Gasturbine geleitet werden, in einer zweiten Verbrennungskammer durch Verbrennung von
Brennstoff noch weiter überhitzt werden.
9. Kraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gasturbine zwei Stufen aufweist, von denen die erste zum Antrieb des Luftverdichters und
die zweite für die Lieferung von Nutzleistung verwendet wird.
90 Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 627514, 559534,
558658, 487256;
schweizerische Patentschrift Nr. 252049;
Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, Bd. 85 (1941), Nr. 51/52, S. 969 und 973;
L. Musil, Gasturbinenkraftwerke, Wien, 1947,
S. 19 bis 21;
Prospekt T. 1153 vom Jahre 1937 der Firma
Brown, Boveri & Cie., A. G., Mannheim.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
I 9542 8.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB486650A GB683823A (en) | 1950-02-24 | 1950-02-24 | Improvements relating to power plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE917284C true DE917284C (de) | 1954-08-30 |
Family
ID=9785292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEM8672A Expired DE917284C (de) | 1950-02-24 | 1951-02-25 | Gas-Dampf-Kraftanlage |
Country Status (2)
Country | Link |
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DE (1) | DE917284C (de) |
GB (1) | GB683823A (de) |
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Also Published As
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