Kombinierte Brenn- und Dampfkraftanlage Die Erfindung geht von den
bekannten kombinierten Brenn- und Kraftanlagen aus, bei denen in einem Dampfkessel
eine primäre Teilverbrennung des Brennstoffes, hauptsächlich zu Kohlenoxyd, stattfindet.
Dieses Brenngas wird in einer Brennkraftmaschine einer sekundären Restverbrennung
unter Kraftgewinnung unterzogen. Die Abgase der Brennkraftmaschine werden zur Dampfüberhitzung
benutzt. Bei diesen bekannten Anlagen werden die Abgase !der Brennkraftmaschine
in einer Expansionsstufe auf Atmosphärendruck entspannt und bei diesem Druck zur
Erzeugung oder Überhitzung des Dampfes verwendet. Hierbei wird infolge Atmosphärendruckes
der Wärmeübergang auf den Dampf ungenügend oder der Dampfüberhitzer würde sehr große
Abmessungen erhalten. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden und den thermischen
Gesamtwirkungsgrad solcher Anlagen zu verbessern, soll erfindungsgemäß die primäre
Teilverbrennung im Dampfkessel bei Atmosphärendruck und die sekundäre Restverbrennung
in der Brennkraftmaschine nach stattgefundener Luftmischeng
und
Verdichtung des Brenngas-Luftgemisches im Verdichter erfolgen, wobei die Treibgasexpansion
zweistufig erfolgt und die teilexpandierten Abgase der ersten Stufe vor der zweiten
Expansionsstufe ihre Wärme bei einem noch über Atmosphärendruck liegenden Albgasdruck
an den Dampf oder das Kesselwasser abgeben.Combined internal combustion and steam power plant The invention is based on the
known combined combustion and power plants, where in a steam boiler
primary partial combustion of the fuel, mainly to carbon dioxide, takes place.
This fuel gas undergoes secondary residual combustion in an internal combustion engine
subjected to power generation. The exhaust gases from the internal combustion engine become steam overheating
used. In these known systems, the exhaust gases from the internal combustion engine
relaxed in an expansion stage to atmospheric pressure and at this pressure to
Generation or superheating of the steam is used. This is due to atmospheric pressure
the heat transfer to the steam is insufficient or the steam superheater would be very large
Dimensions received. To avoid these difficulties and the thermal
The primary aim of the invention is to improve the overall efficiency of such systems
Partial combustion in the steam boiler at atmospheric pressure and secondary residual combustion
in the internal combustion engine after air mixing has taken place
and
Compression of the fuel gas-air mixture takes place in the compressor, whereby the propellant gas expansion
takes place in two stages and the partially expanded exhaust gases of the first stage before the second
Expansion stage their heat at an albgas pressure still above atmospheric pressure
to the steam or the boiler water.
Bei einer bekannten Anlage erfolgt ebenfalls eine primäre .Teil- und
eine sekundäre Restverbrennung. Hierbei werden jedoch die Abgase bis auf den atmosphärischen
Druck entspannt, während bei der erfindungsgemäßen Anlage die Abgase nach der sekundären
Restverbrennung unter einem Druck von mehreren. Atmosphären stehend im Heizrohrbündel
Wärme an das Kesselwasser abgeben. Die Kraftgewinnung aus den Abgasen erfolgt bei
der bekannten Anlage in einer Stufe, bei ,der erfindungsgemäßen Anlage in zwei Stufen,
und zwar in der Brennkraftmaschine und in der Abgasturbine.In a known system there is also a primary .Teil- and
secondary residual combustion. Here, however, the exhaust gases are down to the atmospheric
Pressure relaxed, while in the system according to the invention, the exhaust gases after the secondary
Residual combustion under a pressure of several. Atmospheres standing in the heating tube bundle
Give up heat to the boiler water. The power generation from the exhaust gases takes place at
the known system in one stage, the system according to the invention in two stages,
namely in the internal combustion engine and in the exhaust gas turbine.
Bei einer anderen bekannten Anlage entspannen sich die Abgase in der
Brennkraftturbine nur in einer Stufe direkt auf abrhosphärischen Druck und sind
im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Artlage die Speisewasservorwärmer der Brennkraftturbine
nachgeschaltet.In another known system, the exhaust gases relax in the
Internal combustion turbine only in one stage directly at abrhospheric pressure and are
in contrast to the type position according to the invention, the feedwater preheater of the internal combustion turbine
downstream.
Diese bekannten Anlagen weichen also in ihren hauptsächlichsten Merkmalen
von der erfindungsgemäßen Anlage ab.These known systems therefore give way in their main characteristics
from the system according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Darin ist a der Dampfkessel, in welchem die primäre Teilverbrennung des Brennstoffes
bei atmosphärischem Druck stattfindet. Die Brenngase werden über den Gasreiniger
g unter Zumischung der nötigen Verbrennungsluft bei c im Verdichter k komprimiert
und der Brennkraftmaschine b zugeleitet, welche den Stromerzeuger h antreibt. Nach
der sekundären Restverbrennung, hauptsächlich zu Kohlensäure und Wasserdampf, werden
die Abgase unter den Druck von mehreren Atmosphären durch das Heizrohrbündel
d geleitet, welches im Kessel a eingebaut ist. Dort geben die Abgase einen
Teil ihrer Wärme an das Kesselwasser oder an den Sattdampf ab, der dadurch überhitzt
wird, durchströmen unter Energieabgabe und weiterer Abkühlung die Abgasturbine e
und gelangen durch den Auspuff ins Freie. Der Verdichter k wird von der Abgasturbine
e angetrieben und folgen beide in ihrer Drehzahl der jeweiligen Belastung. Der Anwurfmotor
L hat nur die geringe Differenzleistung zwischen k und e aufzubringen. Das Kesselspeisewasser
wird mit zur Kühlung der Brenn'kraftmaschine b verwendet. Außerdem kann das Kesselspeisewasser
in einem zwischen dem primären Teilverbrennungsraum, nämlich der Dampfkesselfeuerung
und dem Gasreiniger g angeordneten, nicht dargestellten Gaskühler und in einem von:
den Abgasen hinter der Abgasturbine e beaufschlagten, ebenfalls nicht eingezeichneten
Vorwärmer vorgewärmt werden. Zum Anlassen der Anlage werden die Gasschieber f umgestellt,
so daß dann der Weg der Abgase vom Kessel a über den Gasreiniger g, den Verdichter
k und die Umgehungsleitung m direkt ins Freie offen ist.An embodiment of the invention is shown in the drawing. A is the steam boiler in which the primary partial combustion of the fuel takes place at atmospheric pressure. The combustion gases are compressed via the gas cleaner g with the addition of the necessary combustion air at c in the compressor k and fed to the internal combustion engine b, which drives the power generator h. After the secondary residual combustion, mainly to carbonic acid and water vapor, the exhaust gases are passed under the pressure of several atmospheres through the heating tube bundle d , which is built into the boiler a. There, the exhaust gases give off part of their heat to the boiler water or to the saturated steam, which is thereby overheated, flows through the exhaust gas turbine e, releasing energy and further cooling, and is released into the open through the exhaust pipe. The compressor k is driven by the exhaust gas turbine e and both follow the respective load in terms of their speed. The starting motor L only has to generate the slight difference in power between k and e. The boiler feed water is used to cool the internal combustion engine b. In addition, the boiler feed water can be preheated in a gas cooler (not shown) arranged between the primary partial combustion chamber, namely the steam boiler furnace and the gas cleaner g, and in a preheater (also not shown) that is acted upon by the exhaust gases behind the exhaust gas turbine e. To start the system, the gas slide f are switched so that the path of the exhaust gases from the boiler a via the gas cleaner g, the compressor k and the bypass line m is open directly to the outside.
In der Umgehungsleitung m, die den Auslaß des Verdichters k mit der
Auspuffleitung der Abgasturbine e verbindet, ist ein Absperrorgan
f angeordnet. Ein weiteres Absperrorgan f ist in der Auspuffleitung zwischen
der Abgasturbine e und der Einmündung der Umgehungsleitung angeordnet.In the bypass line m, which connects the outlet of the compressor k with the exhaust line of the exhaust gas turbine e , a shut-off element f is arranged. Another shut-off element f is arranged in the exhaust line between the exhaust gas turbine e and the confluence of the bypass line.
Der Kessel a liefert Dampf, welcher in bekannter Weise zur Krafterzeugung
oder für andere Zwecke verwendet werden kann.The boiler a supplies steam, which is used in a known manner to generate power
or can be used for other purposes.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Anlage bringt folgende Vorteile:
Infolge der Beaufschlagung des Heizrohrbündels mit Heizgasen unter Überdruck kann
die 'Heizfläche d verkleinert werden. Dadurch, daß das Treibgas zwischen den Expansionsstufen
in den Heizrohren d gekühlt wird, sinkt die Expansionsendtemperatur hinter der Turbine
e und damit auch dieAbgastemperatur. Hierdurch werden die Abgasverluste verringert
und der- Wirkungsgrad erhöht. Die Verwendung billiger, fester, flüssiger und gasförmiger
Brennstoffe, wie Kohle, Koks, Anthrazit, Heizöl oder Heizgas, ist möglich:The design of the system according to the invention has the following advantages:
As a result of the heating tube bundle being subjected to heating gases under excess pressure
the 'heating surface d can be reduced. Because the propellant gas between the expansion stages
is cooled in the heating pipes d, the expansion end temperature drops behind the turbine
e and thus also the exhaust gas temperature. This reduces the exhaust gas losses
and the efficiency increases. The use of cheaper, solid, liquid and gaseous
Fuels such as coal, coke, anthracite, heating oil or heating gas are possible: