DE960138C - Gas turbine plant with a fuel gas of low calorific value in fluctuating quantities delivering gas generator - Google Patents

Gas turbine plant with a fuel gas of low calorific value in fluctuating quantities delivering gas generator

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DE960138C
DE960138C DES41172A DES0041172A DE960138C DE 960138 C DE960138 C DE 960138C DE S41172 A DES41172 A DE S41172A DE S0041172 A DES0041172 A DE S0041172A DE 960138 C DE960138 C DE 960138C
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    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/22Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure

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Description

Gasturbinenanlage mit einem. Brenngas niedrigen Heizwertes in schwankenden Mengen liefernden Gaserzeuger Es sind; Gasturbinenanlagen bekannt, welche an einen Gaserzeuger mit gegebenenfalls stark wechselnder Lieferung von Brenngas angeschlossen sind und bei welchem ein Teil des Brenngases vor der Turbine in verdichteter Brennluft und der Rest des Brenngases im entspannten, lufthaltigen Turbinenabgas hinter der Turbine verbrannt und die dadurch erzeugte Wärme auf die Verdichterbrennluft -übertragen wird.Gas turbine plant with a. Fuel gas low calorific value in fluctuating Gas generators supplying quantities There are; Gas turbine systems known which to a Gas generator connected with possibly strongly changing supply of fuel gas and in which part of the fuel gas is in compressed combustion air upstream of the turbine and the remainder of the fuel gas in the expanded, aerated turbine exhaust gas downstream of the The turbine is burned and the heat generated thereby is transferred to the compressor combustion air will.

Es ist fernerhin vorgeschlagen worden; den im oberen. Leistungsbereich einer Gasturbinenanlage erforderlichen Mehrbedarf an Brennstoff mittels eines zusätzlichen Brennstoffes zu. decken, welcher das Brenngas in bezug auf den Heizwert übertrifft, wobei der Zusatzbrennstoff der gleichen. Brennstof£kammer zugeführt werden, kann, in der auch das Brenngas verbzannt wird. Als zusätzlicher Brennstoff kann hierbei ein flüssiger Brennstoff gewählt werden.It has also been proposed; the one in the upper. Performance range a gas turbine system required additional fuel consumption by means of an additional Fuel too. cover, which exceeds the fuel gas in terms of the calorific value, the auxiliary fuel being the same. Fuel chamber can be supplied, in which the fuel gas is also burned. As additional fuel here a liquid fuel can be selected.

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit konstanter Drehzahl laufende Gasturbinenanlage mit einer Gasturbine, welche sowohl einen Leistungsverbraucher als auch einen Luftverdichter und Gasverdichter antreibt, wobei an dem AuslaB des Luftverdichters. die Sekundärseite eines Wärmeaustauschers angeschlossen. ist, welcher an der Primärseite mit einem Brenner versehen ist, der sowohl an -die Abgasleitung der Turbine als auch an einen Hochofen oder einen anderen Gaserzeuger angeschlossen ist, der ein Heizgas von relativ niedrigem Verbrennungswert und in schwankenden. Mengen liefert, wobei die Sekund:ärseüte des Wärmeaustauschers in einen anderen. Brenner mündet, der zugleich mit. dem Gasverdichter durch eine Leitung verbunden. ist, wobei dieser Gasverdichter aus eben demselben Hochofen, oder Gaserzeuger Brenngas entnimmt, und an welch letzteren Brenner die Arbeit leistende Gasturbine angeschlossen: ist Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverdichter in solcher Weise dimensioniert ist, daß er bei konstanter Drehzahl der Anlage eine wesentlich kleinere Menge Verdichtergas liefert, als die, welche die Turbine braucht, um bei deT konstanten Drehzehl die Volleistung zu liefern, und daß jeder der beiden Brenner mit einer Zuführungsleitung für zusätzlichen Brennstoff versehen ist, während die Gaszufuhr des Hochofens oder Gaserzeugers außer mit dem Einlaß des Gasverdichters, auch noch mit dem Brenner der Primärseite des Wärmeaus.tauschers verbunden ist, um diesem Brenner das von dem Gasverdichter nicht geschluckte, unverdichtete Gas. als Brennstoff zuzuführen. Zweckmäßig wird die Anlage so ausgeführt, daß dien Auslaßlei.tung der Turbine das expandierte und noch Sauerstoff enthaltende Arbeitsmittel zum Teil an den Brenner des Wärmeaustauschers und zum anderen Teil an die Prtimärsente eines. zweitem, Wärmeaustauschers abführt, dessen Sekundärseite zwischen Aus.laß des Luftverdichters und Sekundärseite des- ersten Wärmeaustauschers geschaltet ist.The invention relates to a constant speed running Gas turbine system with a gas turbine, which is both a power consumer as well as an air compressor and gas compressor, whereby at the outlet of the Air compressor. connected to the secondary side of a heat exchanger. is which is provided with a burner on the primary side, which is connected to both the exhaust gas line the turbine as well as one Blast furnace or another gas generator is connected, which is a fuel gas of relatively low combustion value and in fluctuating. Supplies, where the secondary of the heat exchanger is in another. Brenner empties, who is at the same time. the gas compressor through a line tied together. is, this gas compressor from the same blast furnace, or gas generator Takes fuel gas, and on which latter burner the work performing gas turbine connected: is The invention is characterized in that the gas compressor is dimensioned in such a way that it has a constant speed of the system supplies significantly smaller amount of compressor gas than what the turbine needs, to deliver full power at deT constant speed, and that each of the two Burner is provided with a feed line for additional fuel while the gas supply of the blast furnace or gas generator except with the inlet of the gas compressor, is also connected to the burner on the primary side of the heat exchanger, around this burner the uncompressed gas not swallowed by the gas compressor. to be supplied as fuel. The system is expediently designed in such a way that the outlet pipe the turbine, the expanded and still oxygen-containing working fluid in part to the burner of the heat exchanger and to the other part to the primary one. second, heat exchanger discharges, the secondary side between Aus.laß of the air compressor and the secondary side of the first heat exchanger is connected.

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Gasturbinemanlage, welche den gesamten, Brenngasunfall einer Hochofenbatterie od. dgl. verarbeiten soll, möglichst_ wirtschaftlich z u « betreiben.The invention is based on the task, a Gasturbinemanlage which the entire fuel gas accident od a blast furnace battery. Like. To process, _ operate as economically as possible to ".

Die gewonnene Leistung soll beispielsweise mittels Synchron-Generators an ein elektrisches Netz weitergegeberi, werden, was zur Voraus-Setzung hat, dmB die Anlage mit konstanter Drehtzahl durchläuft.The power gained should, for example, be achieved by means of a synchronous generator to an electrical network, what is required, dmB the system runs through at a constant speed.

Der Brenngasunfall ist jedoch starken. Betriebsschwankungen unterworfen und hängt z. B. von der Zahl der jeweils in Betrieb stehendem Hochöfen und ihren jeweiligen Betriebszuständen ab.The fuel gas accident, however, is severe. Subject to operational fluctuations and hangs z. B. on the number of blast furnaces in operation and their respective operating states.

Da die Anlage für maximal anfallende Brenngasmengen ausgelegt sein ruß, ergibt sich die Not, Wendigkeit, bei verringerter Brenngaszufuhr einen zusätzlichen zweiten Brennstoff, beispielsweise ein Brennöl, zu verbrennen.Since the system can be designed for the maximum amount of fuel gas soot, if there is a need for maneuverability, if the fuel gas supply is reduced, an additional one to burn second fuel, for example a fuel oil.

Hier setzt nun die Schwierigkeit ein. Das. Brenngas hat ein Volumen. von etwa 15 bis 20% des Luftvolumens. Bei verminderter Brenngaszufuhr wird, also das Gesamtvolumen des der Gasturbine zugeführten Arbeitsmittels kleiner-. Eine verminderte Arbeitsmittelmsnge hat aber ein Absinken der Turbinenleistung zur Folge.This is where the difficulty begins. That. Fuel gas has a volume. from about 15 to 20% of the air volume. When the fuel gas supply is reduced, so the total volume of the working fluid supplied to the gas turbine is smaller. A diminished However, the lack of work equipment results in a decrease in the turbine output.

Außer diesem Nachteil ergibt sich aber noch eine weitere Schwierigkeit dadurch, da.B der Brenn-, gasverdichtet-, wenn er, wie es notwendig wäre, in seinen Abmessungen für die Verdichtung der maximal anfallenden Brenngasmenge ausgelegt ist, bei abnehmender Brenngasfördermenge ins Pumpen gerät und dieser unerwünschte Betriebszustand nur durch verlustbehaftete Vorkehrungen (Rückdrosselung) vermieden werden, kann.In addition to this disadvantage, there is another difficulty by the fact that.B the fuel, gas-compressed, if it were, as would be necessary, in his Dimensions designed for the compression of the maximum amount of fuel gas that occurs is, with decreasing fuel gas flow rate gets into pumping and this is undesirable Operating condition can only be avoided through lossy precautions (back throttling) can be.

Durch die erfindungsgemäße Schaltung der Anlage werden diese Nachteile vermieden. Denn man erreicht mit ihrer Hilfe, daB unabhängig von der stark schwankenden Menge Brenngas das Gesamtvolumen des der Turbine zugeführten Arbeitsmittels im wesentlichen: konstant bleibt und der Gasverdichter immer im Bereich des Bestpunktes arbeitet. Beträgt dis ständig zur Verfügung stehende Mindestmenge des Brenngases beispielsweise 50"/o der gesamten, zur Verbrennung benötigten Menge, so kann der Brenngasverdnchter für die halbe Brenmgasmenge dimensioniert und immer mit Vollast betrieben werden. Aus diesem Grunde wird beim Brenngasverdichter kein Pumpen mehr auftreten. Fernerhin .bleibt auch die der Turbine zugeführte Arbeitsmittelmenge konstant, so daß eine Leistungseinbuße aus diesem Grunde nicht auftreten kann. Selbstverständlich kann die Mindestmenge des Brenngases auch größer oder kleiner als in: dem angeführten Beispiel sein.The inventive circuitry of the system eliminates these disadvantages avoided. Because with their help one achieves that independent of the strongly fluctuating Quantity of fuel gas is the total volume of the working fluid supplied to the turbine, essentially: remains constant and the gas compressor always works in the range of the best point. Is the constantly available minimum amount of fuel gas, for example 50 "/ o of the total amount required for combustion, the fuel gas compressor can dimensioned for half the amount of fuel gas and always operated at full load. For this reason, pumping will no longer occur in the fuel gas compressor. Furthermore . The amount of working fluid supplied to the turbine also remains constant, so that a For this reason, performance degradation cannot occur. Of course you can the minimum amount of fuel gas also larger or smaller than in: the specified Be an example.

Im folgenden, wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand. der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Gasturbnnenanlage dargestellt.In the following, an embodiment of the invention will be on hand. the drawing explained in more detail. In the drawing is a gas turbine system according to the invention shown.

Die als Arbeitsmittel dienende Luft wird von dem Verdichter i angesaugt und durch die Sekundärseite des aus den beidem. Teilen 2 und 3 bestehendenWärmeübertragers in. dieBrenmkammer4 gefördert. Das Arbeitsmittel wird anschließend in der Turbine 5 entspannt. Dann wird eis teilweise von dem Ventilator 6 in dien: Brennraum 7 gedrückt, welcher mit der Primärrente des. Teiles 3 des Wärmeaustauschers in Verbindung steht, und teilweise über die Leitung 8, welche den. Teil 3 des Wärmeübertragers überbrückt, direkt zu der Primärseite das Teiles.2 des Wärmeübertragers geführt, wo es. sich mit dem Rest der Luft vereinigt und schließlich ins Freie austritt. Die Turbine $ treibt einerseits den Luftverdichter i und andererseits über ein Getriebe 9@ den BrenngasverdichteT io an. Die Nutzleistung wird von einem elektrischen Generator i i, der die Drehzahl konstant hält, in. ein elektrisches Netz gespeist. Das Brenngas niedrigen. Heizwertes wird über die Leitung 12 zugeführt, von deren Verzweigung 13 aus eine erste Zweigleitung 14 in die Brennkammer 4 und eine zweite Zweigleitung 15 in den Brennraum 7 führt. In der ersten Zweigleitung befindet sich der Brenngasverdichter io, der mit konstanter Drehzahl angetrieben wird und eine konstante Brenntgasmenge in die Brennkammer 4 fördert. Der Rest des Brenngases wird mittels des Ventilators 16 in den Brennraum 7 gedrückt. Zusätzlicher Brennstoff zur Ergänzung der fehlenden. Wärmeenergie kann durch die Leitung 17, die durch das Ventil 18 ge regelt werden kann, in die Brennkammer 4 geleitet werden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit. den. zusätzlichen Brennstoff durch die Leitung i9 in den Brennraum 7 zu leiten: und diesen Vorgang mit Hilfe des Ventils 2o zu regeln.The air used as the working medium is sucked in by the compressor i and through the secondary of the two. Parts 2 and 3 of the existing heat exchanger promoted in. the combustion chamber4. The working fluid is then in the turbine 5 relaxed. Then ice is partially pressed by the fan 6 into the: combustion chamber 7, which is related to the primary rent of part 3 of the heat exchanger, and partly on the line 8, which the. Part 3 of the heat exchanger bridged, led directly to the primary side of the part. 2 of the heat exchanger, where it. themselves combined with the rest of the air and finally escapes into the open air. The turbine $ drives on the one hand the air compressor i and on the other hand via a gear 9 @ the Fuel gas compression T io. The net power is provided by an electric generator i i, which keeps the speed constant, fed into an electrical network. The fuel gas low. Calorific value is supplied via line 12, from the branch thereof 13 from a first branch line 14 into the combustion chamber 4 and a second branch line 15 leads into the combustion chamber 7. The fuel gas compressor is located in the first branch line io, which is driven at a constant speed and a constant amount of fuel gas promotes in the combustion chamber 4. The rest of the fuel gas is released by means of the fan 16 pressed into the combustion chamber 7. Extra fuel to supplement the missing ones. Thermal energy can through the line 17, which is regulated by the valve 18 ge can be passed into the combustion chamber 4. On the other hand, there is also the possibility. the. to conduct additional fuel through the line i9 into the combustion chamber 7: and this To regulate the process with the help of valve 2o.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Mit konstanter Drehzahl laufende Gasturbinenanlage mit einer Gasturbine, welche sowohl einen Leistungsverbraucher als auch einen Luftverdichter und Gasverdichter antreibt, wobei an dem Ausl:aß des Luftverdichters die Sekundärseite einfies Wärmeaustauschers angeschlossen ist, welcher an der Primärseite mit einem Brenner versehen ist, der sowohl an, die Abgasleitung der Turbine als auch an einen Hochofen oder einen anderen Gaserzeuger angeschlossen ist, der ein Heizgas von relativ niedrigem Verbrennungswert und in schwankenden Mengen liefert, woben die Sekundärseite des Wärmeaustauschers in einen anderen Brenner mündet, der zugleich mit dem Gasverdichter durch eine Leitung verbunden ist, wobei dieser Gasverdichter aus eben. demselben Hzxhofen oder Gaserzeuger Brenngas entnimmt, und an welch letzteren Brenner die Arbeit leistende Gasturbine angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverdichter (io) in solcher Weise dimensioniert ist, daß er bei konstanter Drehzahl der Anlage .eine wesentlich kleinere Menge Verdichtergas liefert, als die,- welche die Turbine (5) braucht, um bei der konstanten Drehzahl die Vollleistung zu lirefern,, und daß jeder der beiden Brenner (7, q.) mit einer Zuführungsleitung (i9, 17) für zusätzlichen Brennstoff versehen ist, während die Gaszufuhr (i2) des Hochofens oder Gaserzeugers außer mit dem Ennlaß des Gasverdichters (io) auch noch mit dem Brenner (7) der Primärseite des Wärmeaustanschers (3) verbunden ist, um diesem Brenner das von dem Gasverdichter nicht ger schluckte univerdichtete Gas als. Brennstoff zuzuführen. z. Gasturbinenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung der Turbine das expandierte und noch Sauerstoff enthaltende Arbeitsmittel zum Teil an den Brenner (7) des Wärmeaustauschers (3) und zum anderen Teil an. die Primärseite eines zweiten Wärmeaustauschers (2) abführt, dessen Sekundärseite zwischen den Auslaß des Luftverdichters (i) und die Sekundärseite des ersten Wärmeaustauschers (3) geschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 271 740; fra@äsische. Patentschrift Nr. i o63 12o.PATENT CLAIMS: i. Gas turbine system running at constant speed with a gas turbine, which has both a power consumer and an air compressor and drives gas compressor, the secondary side at the outlet of the air compressor einfies heat exchanger is connected, which on the primary side with a Burner is provided, both on, the exhaust pipe of the turbine and on a Blast furnace or another gas generator is connected, which has a heating gas of relative low combustion value and in fluctuating quantities, with the secondary side of the heat exchanger opens into another burner, which at the same time as the gas compressor is connected by a pipe, this gas compressor from flat. same Hzxhofen or gas generator takes fuel gas, and at which latter burner the Work performing gas turbine is connected, characterized in that the gas compressor (io) is dimensioned in such a way that it operates at a constant speed of the system .A significantly smaller amount of compressor gas supplies than that - which the turbine (5) needs to lirefern full power at constant speed, and that each of the two burners (7, q.) with a supply line (i9, 17) for additional Fuel is provided while the gas supply (i2) of the blast furnace or gas generator apart from the inlet of the gas compressor (io) also with the burner (7) on the primary side of the heat exchanger (3) is connected to this burner that of the gas compressor not swallowed un-compressed gas as. To supply fuel. z. Gas turbine plant according to claim i, characterized in that the outlet line of the turbine is the expanded and working medium still containing oxygen in part to the burner (7) of the heat exchanger (3) and on the other part. the primary side of a second heat exchanger (2) discharges whose secondary side between the outlet of the air compressor (i) and the Secondary side of the first heat exchanger (3) is switched. Considered Publications: Swiss Patent No. 271 740; fra @ äsische. Patent specification No. i o63 12o.
DES41172A 1954-09-30 1954-10-08 Gas turbine plant with a fuel gas of low calorific value in fluctuating quantities delivering gas generator Expired DE960138C (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH271740A (en) * 1948-11-23 1950-11-15 Oerlikon Maschf Gas turbine system which is connected upstream of a compressed gas consumer, in particular a blast furnace.
FR1063120A (en) * 1951-06-08 1954-04-29 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements to installations with gas turbines

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH271740A (en) * 1948-11-23 1950-11-15 Oerlikon Maschf Gas turbine system which is connected upstream of a compressed gas consumer, in particular a blast furnace.
FR1063120A (en) * 1951-06-08 1954-04-29 Power Jets Res & Dev Ltd Improvements to installations with gas turbines

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