DE954380C - Offenkreis-Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

• Offenkreis-Gasturbinenanlage Bekannt ist es bei Offenkreis-Gasturbinen zur Verwertung der Abwärme eines hochtemperierten, etwa unter Atmosphärendruck stehenden Abgases, daß ein geleiteter Strom eines heißen Arbeitsmittels, in Strömungsrichtung gesehen, nacheinander in einer Turbine entspannt, gekühlt, bis auf etwa Atmosphärendruck verdichtet und in die Atmosphäre zum Abströmen gebracht wird. Die Erfindung behandelt das Problem, aus derartigen Abgasen unter Atmosphärendruck - ohne viel Wert auf den thermischen Wirkungsgrad zu legen -möglichst viel Leistung herauszuholen. Erfindungsgemäß geschieht dies in erster Linie dadurch, daß Wärme, welche beim Kühlen des Arbeitsmittels abgegeben wird, dazu herangezogen wird, die Temperatur eines gesonderten Gasstromes oder eines Teilstromes zu steigern, welcher dann mit dem erstgenannten oder Hauptstrom an einer strömungsaufwärts der Turbine gelegenen Stelle vermischt wird.
• Zusätzlich zum Wiedergewinn von Abwärme werden noch weitere Vorteile durch die Erfindung erzielt.
• Der Gasteilstrom kann aus atmosphärischer Frischluft bestehen. Alternativ kann der Teilstrom aber auch einen Bruchteil des Hauptstromes darst°llen, welcher vom Verdichter her durchströmt. In einem solchen Falle wird der Hauptstrom vorteilhaft auf einen Druck etwas höher als den Atmosphärerndruck verdichtet.
• Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Gasturbinenanlage sollen nunmehr an Hand der die Erfindung beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher erläutert werden, und zwar zeigt Fig. i in schaubildlicher Darstellung eine Offenkreis-Gasturbinenanlage gemäß der Erfindung, während Fig. 2 eine gegenüber derjenigen nach Fig. i etwas abgewandelte Schaltweise einer erfindungsgemäßen Gasturbinenanlage wiedergibt.
• Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i erhält eine Turbine i heißes Abgas von etwa Atmosphärendruck über die Zuleitung 6 von einer beliebigen Werksanlage her, welche geeignetes Abgas zu liefern vermag. In der Turbine werden die Gase unter Atmosphärendruck entspannt und dann mittels einer Leitung 7 einem Wärmeaustauscher io, der ein Rekuperativ- oder ein Regenerativaustauscher sein kann, übermittelt, in welchem die Gase gekühlt werden (s. unten), sowie einem Kühler 5, in welchem die Temperatur der Gase weiter herabgesetzt wird, z. B. dadurch, daß er in Wärmeaustausch mit einem Strom einer Kühlflüssigkeit gebracht wird. Die gekühlten Gase werden dann über eine Leitung 8 einem Kompressor 3 übermittelt, welcher über eine Welle 4 von der Turbine i angetrieben wird. Die Gase werden vom Verdichter 3 auf etwa Atmosphärendruck verdichtet und dann in die Außenluft über die Leitung 9 ausgestoßen.
• Frischluft wird durch,die Leitung i i A beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Gebläses eingezogen, und die so angesaugte Luft gelangt durch den Wärmeaustauscher io hindurch, wobei sie Wärme von den heißen Gasen aufnimmt, welche durch die andere Seite des Wärmeaustauschers hindurchströmen. Auf diese Weise ist wenigstens etwas Wärme, welche beim Kühlen der heißen Gase abgegeben wird, vor der Verdichtung im Verdichter 3 im Wärmekreislauf nutzbar gemacht: und zwar durch Rückführung in den Arbeitsstrom hinein oberhalb der Turbine i. Der Wärmeaustauscher io kann die einzige Kühleinrichtung für den Arbeitsmittelstrom vor dem Verdichten sein; doch ist es in der Praxis meist erforderlich oder erwünscht, 'weitere Kühleinrichtungen, wie beispielsweise den Kühler 5, vorzusehen.
• In Fig. 2 ist der Anlagenaufbau der gleiche wie in Fig. i, jedoch mit der Abweichung, daß Wärme, welche vom Hauptstrom des durch den Wärmeaustauscher io fließenden Arbeitsmittels abgenommen wird, nicht Frischluft, sondern einem Teilstrom des Hauptstromes übermittelt wird, welcher Teilstrom entweder strömungsabwärts des Verdichters 3 durch die Nebenleitung 1 i B, wie dargestellt, oder alternativ aus einer Zwischenverdichtungsstufe abgenommen werden kann, wie dies durch die Nebenleitung ii C in gestrichelter Darstellung angedeutet ist. Es kann vorteilhaft sein, die Anordnung so zu treffen, daß das so aus dem Hauptstrom abgezapfte Gas etwas höheren als Atmosphärendruck hat, um die Druckverluste im Wärmeaustauscher und in den Leitungen auszugleichen.
• Der Kühler 5 kann von bekannter Bauart sein, bei welcher Flüssigkeit :zu Kühlzwecken in Umlauf versetzt wird, oder er kann ein Kessel oder eine Werksanlage sein, welche die abgenommene Wärme verwertet.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Offenkreis-Gasturbine zur Verwertung der Abwärme eines hochtemperierten, etwa unter Atmosphärendruck stehenden Abgases, bei welcher ein geleiteter Strom eines heißen Arbeitsmittels, in Strömungsrichtung gesehen, nacheinander in einer Turbine entspannt, gekühlt, bis auf etwa Atmosphärendruck verdichtet und in die Atmosphäre zum Abströmen gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme, welche beim Kühlen des Arbeitsmittels abgegeben wird, dazu benutzt wird, die Temperatur eines gesonderten Gasstromes, bzw. Teilstromes zu steigern, welcher dann mit dem erstgenannten oder Hauptstrom an einer strömungsaufwärts der Turbine gelegenen Stelle vermischt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom aus atmosphärischer Frischluft besteht.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom aus Gas besteht, welches dem den Verdichter durchströmenden Hauptstrom entnommen wird.
4. 4. Offenkreis-Gasturbinenanlage, welche mit heißem Abgas von höherem als Atmosphärendruck betrieben wird, nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel.Abgas ist, welches von einer Werksanlage geliefert wird, in welcher Lias Abgas anfällt.
5. 5. Offenkreis-Gasturbinenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstrom auf einen Druck genügend oberhalb des Atmosphärendruckes verdichtet wird, um die Druckverluste im abgezweigten Teilstrom auszugleichen. . In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 586 394 491 156; Buch von Normani Davey : »The Gasturbine«, London 194, S.26, 30 und 36.