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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 29. Oktober 1953 BekanntgemacHt am 23. August 1956Registration date: October 29, 1953 Advertised on August 23, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft die Gesamtanordnung von Gasturbinen-Anlagen insbesondere hinsichtlich der der Wärmewirtschaftlichkeit dienenden Wärmeaustauscheinrichtungen. The invention relates to the overall arrangement of gas turbine systems in particular with regard to the heat exchange facilities serving the purpose of heat economy.

Die Wirtschaftlichkeit von Gasturbinen hängt weitgehend davon ab, ob die in den entspannten Treibgasen der Turbine noch enthaltene fühlbare Wärme nutzbringend verwertet wird und ob die Wärmezufuhr von außen mit Hilfe minderwertiger Brennstoffe durchgeführt werden kann.The economics of gas turbines largely depends on whether they are in the relaxed Propellant gases of the turbine still contained sensible heat is usefully utilized and whether the External heat supply can be carried out with the help of inferior fuels.

Ein bekanntes Mittel zur Erleichterung des Wärmeaustausches der Turbinentreibgase untereinander und insbesondere mit den Feuergasen besteht darin, die Wärmeaufnahme der verdichteten Turbinentreibgase nicht unmittelbar von der äußeren Wärmequelle her, sondern unter Vermittlung eines Regenerativwärmeaustauschers vorzunehmen, der mit einem flüssigen, im Kreis Umlaufenden Wärmeträger, insbesondere bei möglichst niederen Temperaturen flüssigen, hochsiedenden Metallen, z.B. Natrium, arbeitet. Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, das Natrium vorübergehend unmittelbar mit dem Treibgas der Turbinen zu mischen, um die Wärmeübertragung zwischen Natrium und Gas zu erleichtern; hierzu war aber notwendig, die Umwälzpumpe für das ' umlaufende Metall ' beiA well-known means of facilitating the heat exchange between the turbine propellant gases and with the flue gases in particular, there is the heat absorption of the compressed turbine propellant gases not directly from the external heat source, but through the mediation of one To make regenerative heat exchanger, which with a liquid, circulating heat transfer medium, especially at the lowest possible temperatures liquid, high-boiling metals, e.g. Sodium, works. For example, it has been suggested that the sodium be temporarily immediate to mix with the propellant gas of the turbines in order to transfer heat between sodium and gas to facilitate; but for this it was necessary to add the circulation pump for the 'rotating metal'

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hohem Druck, insbesondere aber unter hohen Temperaturen, arbeiten zu lassen, was selbstverständ-. lieh die Betriebssicherheit entscheidend in Frage stellt bzw. die Anschaffungs- und Betriebskosten wesentlich erhöht.high pressure, but especially under high temperatures, to let work, which is self-evident. borrowed the operational safety and the acquisition and operating costs significantly increased.

Für den ebenfalls bereits erörterten natürlichen Umlauf des flüssigen Wärmeträgers mit Hilfe der Thermo-Siphon-Wirkung bestehen derzeit praktisch keine Aussichten auf wirtschaftliche Verwertung, da die erforderlichen großen Strömungsquerschnitte im Metallkreislauf sehr große Flüssigkeitsmengen bedingen, wodurch der Anschaffungspreis über jede diskutable Höhe ansteigt. Darüber hinaus werden die Strömungsquerschnitte in den Wärmeaustauschern für das Arbeitsgas der Turbinen zu klein, so daß mit dem steigenden Druckverlust der Wirkungsgrad der Gaskraftanlage unerträglich absinkt.For the also already discussed natural circulation of the liquid heat transfer medium with the help of the Thermo-siphon effect, there are currently practically no prospects of economic exploitation, because the large flow cross-sections required in the metal circuit require very large amounts of liquid, which reduces the purchase price rises above any arguable height. In addition, the flow cross-sections in the Heat exchangers for the working gas of the turbines too small, so that with the increasing pressure loss the efficiency of the gas power plant drops unbearably.

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für den Wärmeaustausch des Arbeitsmittels von Gasturbinen mittels eines verschiedene Oberflächenwärmeaustauscher im geschlossenen Kreis durchströmenden flüssigen Wärmeträgers und besteht darin, daß dieser Wärmeaustausch vorwiegend auf den höchsten Temperaturbereich des Wärmeträgers beschränkt ist und der Druck desselben dabei so niedrig wie technisch möglich (nämlich zur Überwindung der Strömungswiderstände im geschlossenen Kreislauf) gehalten wird, wobei dieser Wärmeträger in einer Dampfkesselfeuerung auf die höchste Temperatur erhitzt, der Umwälzpumpe selbst aber erst nach Abkühlung auf eine Temperatur zugeleitet wird, die etwa dem Mittel aus den Gasendtemperaturen in der Turbinen- und der Verdichterendstufe entspricht. Der Sinn dieses Vorschlags liegt darin, die für die hohe Temperatur erforderlichen Wärmeaustauschwände neben der unvermeidlich hohen Temperaturbeanspruchung nicht auch noch zusätzlich durch den Innendruck des zu erhitzenden bzw. wärmeabgebenden Wärmeträgers zu belasten, die an sich teure Anlage.dieser Regenerativaustauscher auf das notwendigste Maß zu beschränken und gleichzeitig durch die Kombination der Wärmeträgerfeuerung mit der eines Dampfkessels die bereits bekannten Vorteile hinsichtlich des möglichen Schutzes der Wärmeträgerheizflächen einerseits und der besseren Rauchgaswärmeausnutzung bei niederen Temperaturen andererseits nutzbar zu machen. Darüber hinaus werden die Betriebssicherheit und die Anlagekosten der für den Wärmeträger erforderlichen Umwälzpumpe auf das nach Möglichkeit geringste Maß beschränkt. An sich ist die gemeinsame Erhitzung sowohl der Treibgase von Gasturbinen als auch des Wassers bzw. Dampfes für den Betrieb von Dampfturbinen in einer gemeinsamen Dampfkesselfeuerung bereits bekannt und in den verschiedensten Kombinationen vorgeschlagen worden. Sie ist jedoch für sich allein nicht Gegenstand der Er-The invention relates to a working method for the heat exchange of the working fluid of gas turbines by means of a different surface heat exchanger flowing through in a closed circuit liquid heat transfer medium and consists in the fact that this heat exchange occurs predominantly the highest temperature range of the heat carrier is limited and the pressure of the same is so as low as technically possible (namely to overcome the flow resistance in the closed Circuit) is held, this heat transfer medium in a steam boiler on the heated to the highest temperature, but the circulation pump itself only after it has cooled down to a certain temperature which is approximately the mean of the gas end temperatures in the turbine and the compressor end stage is equivalent to. The point of this proposal is that the heat exchange walls required for the high temperature next to the unavoidable high temperature stress is not additionally caused by the internal pressure of the heat transfer medium to be heated or emitting heat, which is expensive in itself Restrict regenerative exchangers to the bare minimum and at the same time through the combination the heat carrier combustion with that of a steam boiler the already known advantages with regard to the possible protection of the heat transfer heating surfaces on the one hand and the better utilization of the flue gas heat on the other hand, to make them usable at low temperatures. In addition, the operational safety and the investment costs the circulation pump required for the heat transfer medium is limited to the lowest possible level. In itself, the joint heating is both the propellant gases from gas turbines and the Water or steam for the operation of steam turbines in a common steam boiler already known and proposed in various combinations. she is not in itself the subject of the

findung. .finding. .

• Um die höchste erforderliche Temperatur des Wärmeträgers zu beschränken und doch an verschiedenen Stellen eine hohe Erhitzung der Türbinentreibgase (sowohl vor der Hochdruck- als Γ' auch vor der Niederdruckstufe) zu erreichen und um andererseits auch vorübergehend besonders niedrige Temperaturen der die Umwälzpumpe passierenden Wärmeträgermengen zu verwirklichen, wird weiter vorgeschlagen, die im Kreis umlaufenden Wärmeträgermengen vorübergehend, in zwei verschiedene Teilströme zu zerlegen, deren Druck bzw. Temperatur verschieden beeinflußt wird.• To achieve the highest required temperature of the To restrict the heat transfer medium and yet in various places a high level of heating of the doorway propellant gases (both before the high pressure and Γ 'as well as before the low pressure stage) and on the other hand, also temporarily particularly low temperatures of the circulating pump passing To realize heat transfer quantities, it is further proposed that the circulating in a circle Heat transfer quantities temporarily split into two different partial flows, their pressure or temperature is influenced differently.

Die Schaltung des Wärmeträgerkreislaufs ge-. schieht grundsätzlich so, daß der hochaufgeheizte Wärmeträger die hochverdichteten Turbinentreibgase — vorzugsweise im Gegenstrom — bis zur erforderlichen Höchsttemperatur erhitzt, wobei im höchsten Temperaturgebiet gegebenenfalls Teilmengen streckenweise abgezweigt werden können, um die Zwischenerhitzung von bereits teilentspannten Treibgasen zwischen zwei Turbinenstufen vorzunehmen. Diese abgezweigten Wärmeträgerteilmengen werden dann der Wärmeträgerhauptmenge an einer Stelle wieder zugeführt, an der die Temperatur des Hauptstroms etwa der des Teilstroms entspricht. Danach kann der Wärmeträger die Gesamtvorwärmung der den. Verdichter verlassenden Treibgase übernehmen, wobei er sich selbst auf eine Temperatur, abkühlt, die seinen unmittelbaren Eintritt in die erforderliche Umwälzpumpe gestattet. The circuit of the heat transfer circuit. basically happens in such a way that the highly heated Heat transfer medium the highly compressed turbine propellant gases - preferably in countercurrent - up to required maximum temperature, with partial quantities in the highest temperature range if necessary can be branched off in parts to the reheating of already partially relaxed Make propellants between two turbine stages. These branched off heat carrier subsets are then fed back to the main amount of heat transfer medium at a point where the temperature of the main flow corresponds approximately to that of the partial flow. The heat transfer medium can then do the overall preheating the the. Compressors take over the propellant gases leaving, whereby it cools itself down to a temperature which is its immediate Entry into the required circulation pump permitted.

Nach Austritt aus der Umwälzpumpe kann der Wärmeträger wieder einen, erheblichen Teil des Wärmeinhalts der aus der Gasturbine mit verhältnismäßig hoher Temperatur austretenden Treibgase aufnehmen, um dann ■— selbst schon wieder merklich aufgeheizt ■— der äußeren Wärmequelle zur Hochaufheizung zugeführt zu werden, womit sein Kreislauf geschlossen ist. Diese Anordnung ersetzt zugleich den allgemein bekannten Direktwärmeaustauscher zwischen den in der Turbine entspannten, noch heißen und den den Verdichter verlassenden kühlen Treibgasen.After exiting the circulation pump, the heat transfer medium can again take up a considerable part of the Heat content of the propellant gases emerging from the gas turbine at a relatively high temperature in order to then ■ - already noticeably heated up again ■ - the external heat source to be supplied for high heating, with which his cycle is closed. This arrangement at the same time replaces the well-known direct heat exchanger between those in the turbine relaxed, still hot and the cool propellant gases leaving the compressor.

Da als Wärmeträger bisher nur Stoffe als geeignet bekannt sind, deren Erstarrungspunkt verhältnismäßig hoch liegt (bei Natrium etwa ioo° C), so muß mit Rücksicht auf die Betriebstemperatur der Verdichteranlage und insbesondere auf die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage eine weitere Abkühlung der Turbinentreibgase, d. h. also nach der bereits genannten Vorkühlung durch den umlaufenden Wärmeträger, vorgesehen werden. Hierzu können vorteilhafterweise die Verbrennungsluft, das Brenngas oder die Kohletrocknungsluft für die als äußere Wärmequelle dienende Feuerung der Gasturbinenanlage verwendet werden. Hierdurch wird auch die Verfeuerung minderwertiger Brennstoffe, insbesondere Schlamm usw., erleichtert.Since so far only substances are known to be suitable as heat transfer media, the freezing point of which is proportionate is high (about 100 ° C for sodium), the operating temperature must be taken into account the compressor system and, in particular, the profitability of the overall system Cooling of the turbine propellant gases, d. H. So after the already mentioned pre-cooling by the circulating Heat transfer medium, are provided. For this purpose, the combustion air, the fuel gas or the coal drying air for the furnace serving as an external heat source Gas turbine plant can be used. This also prevents the burning of inferior fuels, especially mud, etc., facilitated.

Für die niederste Temperaturstufe kann, als Kühlmittel beispielsweise Wasser einer Heizungsanlage, Kesselspeisewasser oder: Türbinenkondensat verwendet werden. Die letztgenannten Kühlmittel können auch für die Kühlung der gesamten Treibgasverdichtungsänlage verwendet werden, insbesondere für die Zwischenkühlung der Treibgase zwischen zwei Verdichterstufe!!.' Die .genanntenFor the lowest temperature level, water from a heating system, for example, can be used as a coolant. Boiler feed water or: door bin condensate can be used. The latter coolants can also be used for cooling the entire propellant gas compression system, in particular for the intermediate cooling of the propellant gases between two compressor stages !!. ' The. Mentioned

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Kühlwasserarten können natürlich auch zur un-' mittelbaren Gehäusekühlung der Treibgasverdichter bzw. Kompressoren herangezogen werden.Types of cooling water can of course also be used for direct cooling of the housing of the propellant gas compressor or compressors are used.

Bei der Schaltung gemäß der Erfindung ergibt sich der besondere Vorteil, daß beispielsweise zur Abschirmung der unmittelbaren Flammenstrahlung Rohre des Dampferzeugers vor die hinsichtlich Temperatur und Druck höchstbeanspruchten Heizflächenteile für den umlaufenden WärmeträgerIn the circuit according to the invention there is the particular advantage that, for example, to Shielding of the direct flame radiation pipes of the steam generator in front of the regarding Heating surface parts exposed to the highest temperature and pressure for the circulating heat transfer medium

ίο oder gegebenenfalls in an sich bekannter Weise vor die Heizflächenteile für die unmittelbar zu beheizenden Turbinentreibgase selbst angeordnet werden können.ίο or, if applicable, in a manner known per se arranged in front of the heating surface parts for the directly heated turbine propellant gases themselves can be.

Bei Anlagen mit offenem oder mit teilweise offenem Kreislauf der Treibgase können diese so eingestellt werden, daß sie mit Sauerstoffüberschuß aus der Turbine austreten und nur so weit entspannt und abgekühlt werden, daß sie noch als Verbrennungsluft für die Feuerung der Gesamtanlage Verwendung finden.In systems with an open or partially open circuit of the propellant gases, these can be set in this way be that they exit the turbine with excess oxygen and only so far relaxed and cooled so that it can still be used as combustion air for the combustion of the entire system Find use.

Für Anlagen, bei dei.en die Abkühlung des gesamten umlaufenden Wärmeträgers durch die verdichteten Turbinentreibgase unter Umständen nicht weit genug betrieben werden kann, besteht die Möglichkeit, nur einen Teil des hochaufgeheizten Wärmeträgers zur Gesamtaufwärmung der kühlen, hochverdichteten Treibgase zu verwenden und nur diesen Teil durch die Umwälzpumpe zu leiten, wobei der restliche Teil des umlaufenden Wärmeträgers nach 'der Wärmeabgabe mit höherer Temperatur durch Injektorwirkung von der aus der Umwälzpumpe austretenden Wärmeträgerteilmenge wieder in den Kreislauf aufgenommen wird.
Die Zwischenerhitzung der Turbinentreibgase zwischen zwei Turbinenstufen kann vorteilhaft mit besonders geringem gasseitigem Druckverlust durchgeführt werden, wenn der. von dem Wärmeträger durchflossene Heizkörper unmittelbar in den Verbindungskanal zwischen den beiden Turbinenstufen eingebaut wird. Hierbei wird dieser Kanal vorzugsweise etwa ringförmige Gestalt haben und gewissermaßen in das Turbinengehäuse einbezogen sein. Zur weiteren Verringerung des Druckverlustes können auch die Turbinenleitschaufeln selbst als Heizfläche für die Treibgase dienen, wenn sie geeignete innere Bohrungen bzw. Hohlräume besitzen, durch die der flüssige Wärmeträger hindurchströmt. For systems in which the cooling of the entire circulating heat carrier due to the compressed turbine propellant gases cannot be operated far enough, there is the option of using only part of the highly heated heat carrier to heat up the cool, highly compressed propellant gases and only this part through to direct the circulating pump, the remaining part of the circulating heat transfer medium being taken up again into the circuit after the heat release at a higher temperature by injector effect from the partial amount of heat transfer medium exiting from the circulation pump.
The intermediate heating of the turbine propellant gases between two turbine stages can advantageously be carried out with a particularly low pressure loss on the gas side if the. radiators through which the heat transfer medium flows is installed directly in the connecting duct between the two turbine stages. In this case, this channel will preferably have an approximately annular shape and to a certain extent be included in the turbine housing. To further reduce the pressure loss, the turbine guide vanes themselves can also serve as a heating surface for the propellant gases if they have suitable inner bores or cavities through which the liquid heat carrier flows.

Wie bei anderen Wärmeaustauschern zwischen Gasen und Flüssigkeiten an sich bekannt, werden die in den Regenerativkreislauf eingeschalteten Wärmeaustauscher zweckmäßig so gestaltet, daß die Strömungskanäle für den Wärmeträger möglichst geringen Querschnitt bei gleichzeitig mögliehst geringem Strömungswiderstand besitzen, während die gasberührten Flächen durch aufgesetzte Rippen, Nadeln od. dgl. vergrößert, sind. Zur Verringerung des inneren Strömungsquerschnittes kommt vorzugsweise ein flachovaler oder schlitzförmiger Querschnitt in Frage. Natürlich ist durch genauere Rechnung von Fall zu Fall die geeigneteAs with other heat exchangers between gases and liquids, are known per se the heat exchangers switched on in the regenerative circuit are expediently designed so that the flow channels for the heat transfer medium as small a cross-section as possible while at the same time making it possible have low flow resistance, while the surfaces in contact with the gas are fitted with Ribs, needles or the like are enlarged. To reduce the internal flow cross-section A flat oval or slit-shaped cross-section is preferred. Of course it's through more precise calculation from case to case the appropriate one

. Anordnung und Bemessung sowohl der inneren Strömungsquerschnitte als auch der äußeren, gasberührten Oberflächen nach bekannten fachmännischen Methoden festzustellen.. Arrangement and dimensioning of both the interior Flow cross-sections as well as the outer, gas-wetted Determine surfaces according to known professional methods.

Für zwei räumlich unmittelbar nebeneinanderlaufende Leitungen des Wärmeträgers mit nicht zu unterschiedlicher Temperatur läßt sich eine Verringerung des Bedarfs an Isoliermaterial dadurch erreichen, daß die beiden Rohrleitungen mit einer geringen Isolierschicht zwischeneinander von einer gemeinsamen Isolierhülle gegen die Atmosphäre abgeschirmt sind. Hierbei können die beiden Rohrleitungen gegebenenfalls flachgequetscht sein und derartig zueinander angeordnet, daß ihre Querschnitte annähernd einem möglichst kleinen Kreis einbeschrieben sind.For two lines of the heat transfer medium running spatially directly next to each other with not to Different temperatures can reduce the need for insulating material achieve that the two pipelines with a small layer of insulation between each other by one common insulation are shielded from the atmosphere. The two pipes optionally be squeezed flat and arranged in relation to one another in such a way that their cross-sections are inscribed in as small a circle as possible.

Für den Betrieb des Regenerativsystems mit dem flüssigen Wärmeträger ist es — insbesondere für Natrium mit einem Erstarrungspunkt bei etwa ioo° C — ratsam, den gesamten Kreislauf bei der Außerbetriebnahme leerzupumpen und seinen Inhalt in einem beispielsweise mittels Dampf beheizbaren Behälter zu sammeln.For the operation of the regenerative system with the liquid heat transfer medium it is - especially for Sodium with a freezing point of around 100 ° C - advisable to keep the entire cycle at the Shut down and pump empty its contents in a heatable, for example, by means of steam Collect containers.

Es ist weiterhin zu empfehlen, auch die Umwälzpumpe beheizbar zu gestalten und beispiels- ■ weise in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem vorgenannten Behälter zu einem Aggregat zusammenzufassen, wobei der Behälter.gewissermaßen in die Kurzschluß- bzw. Rücklaufleitung der Pumpe eingeschaltet ist.It is also recommended to make the circulation pump heatable and, for example, ■ to combine in a common housing with the aforementioned container to form an aggregate, the container, to a certain extent, in the short-circuit or return line of the pump is switched on.

In der Zeichnung ist das Schaltbild für eine der Erfindung entsprechende Anlage dargestellt: In der Feuerung 1 wird die Wärme entbunden und zunächst auf die Heizflächen 2 übertragen, die zur Hochaufheizung des umlaufenden Wärmeträgers dienen. Der Wärmeträger gelangt mit hoher Temperatur von beispielsweise 8oo° C zu den Wärmeaustauschern 3 und 4 für die in die erste Stufe 8 bzw. in die zweite Stufe 9 der Gasturbine eintretenden Treibgase. Diese beiden Wärmeaustauscher 3 und 4 sind einander wärmeträgerseitig parallel geschaltet und entlassen den gemeinsamen Wärmeträger in den Wärmeaustauscher 5, der die die letzte Verdichterstufe 12 verlassenden hochverdichteten Treibgase auf eine mittlere Temperatur von rund 400⁰ C vorerhitzt. Aus dem Wärmeaustauscher 5 gelangt der Wärmeträger abgekühlt in die Umwälzpumpe 6, die denselben in den Wärmeaustauscher 7 drückt, wo er durch die aus der no zweiten Turbinenstufe 9 mit rund 500⁰ C austretenden entspannten Treibgase wieder auf eine Temperatur von annähernd 480⁰ C vorgewärmt wird. Mit dieser Temperatur tritt der flüssige Wärmeträger wieder zur Hochaufheizung in die Heizflächen 2 ein.In the drawing, the circuit diagram for a system corresponding to the invention is shown: In the furnace 1, the heat is released and initially transferred to the heating surfaces 2, which are used to heat up the circulating heat carrier. The heat transfer medium reaches the heat exchangers 3 and 4 for the propellant gases entering the first stage 8 and the second stage 9 of the gas turbine at a high temperature of, for example, 800 ° C. These two heat exchangers 3 and 4 are connected in series heat-carrier side in parallel and discharge the common heat transfer medium in the heat exchanger 5, of which the last compressor stage 12 leaving highly compressed propellant gases preheated to an average temperature of about 400 ⁰ C. From the heat exchanger 5, the cooled heat transfer medium passes into the circulating pump 6, which presses it into the heat exchanger 7, where it is preheated to a temperature of approximately 480 ^° ^{C. by the expanded propellant gases exiting from the second turbine stage 9 at around 500 ° C.} . At this temperature, the liquid heat transfer medium re-enters the heating surfaces 2 for high heating.

Der Kreislauf der Turbinentreibgase ist folgender: In den drei Verdichterstufen 10, 11, 12 werden die kühlen Treibgase unter Zwischenkühlung in den mit Kühlwasser — beispielsweise Umlauf- ^t2° wasser einer Fernheizung, Kesselspeisewasser, Turbinenkondensat od. dgl. — durchflossenen Kühlern 15 und 16 bzw. 17 und 18 auf einen hohen Druck von beispielsweise 50 at verdichtet, im Wärmeaustauscher 5 auf eine Zwischentemperatur von rund 400⁰ C und im Wärmeaustauscher 3 aufThe circuit of the turbine propellant gases is as follows: In the three compressor stages 10, 11, 12, the cool propellant gases are cooled with cooling water - for example, circulating ^t2 ° water of a district heating, boiler feed water, turbine condensate od 17 and 18 compressed to a high pressure of, for example, 50 atm, in the heat exchanger 5 to an intermediate ^{temperature of around 400 °} C. and in the heat exchanger 3

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die Turbineneintrittstemperatur von beispielsweise 750⁰ C erhitzt. In der ersten Stufe der Turbine werden sie auf einen mittleren Druck und eine zwangläufig tiefere Temperatur von annähernd 500⁰ G entspannt. Anschließend werden sie im Wärmeaustauscher 4 wieder auf etwa 700⁰ G er-the turbine inlet temperature of, for example, 750 ⁰ C is heated. In the first stage of the turbine it is depressurized to a medium pressure and a positively lower temperature of approximately 500 ⁰ G. They are then ER again to about 700 ⁰ G in the heat exchanger 4

■"■' hitzt und in der letzten Turbinenstufe 9 auf den niedersten Druck und wiederum rund 500⁰ C entspannt bzw. abgekühlt. Anschließend treten die Treibgase nacheinander in die Wärmeaustauscher 7, 13 und 14 ein, um alsdann mit einer Niedertemperatur von beispielsweise 30⁰ C wieder in den Verdichter zu gelangen. Im vorliegenden Beispiel wird der Wärmeaustauscher 7 vom umlaufenden Wärmeträger als Kühlmittel durchflossen, während im Wärmeaustauscher 13 ein in der Feuerung 1 zu verbrennendes Brenngas und im Wärmeaustauscher 14 die für die in der Kohlenaufbereitungsanlage 26 benötigte Kohlentrocknungsluft vorgewärmt wird.■ "■ 'hitzt and depressurized to the lowest pressure and turn around 500 ⁰ C in the last turbine stage 9 and cooled. Then, the propellant gases pass successively in the heat exchangers 7, 13 and 14 in order then to a low temperature, for example 30 ⁰ C. In the present example, the circulating heat carrier flows through the heat exchanger 7 as a coolant, while a fuel gas to be burned in the furnace 1 is preheated in the heat exchanger 13 and the coal drying air required in the coal preparation plant 26 is preheated in the heat exchanger 14.

Durch die Leitung α gelangt aus der Kohlenaufbereitungsanlage 26 beispielsweise ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch in die Feuerung 1, während die Kohle durch die Leitung b in diese Anlage gelangt. A coal dust-air mixture, for example, passes through the line α from the coal preparation system 26 into the furnace 1, while the coal passes through the line b into this system.

Die genannten Werte für Temperaturen und Drücke sind nicht für die Erfindung verbindlich, sondern dienen nur der Veranschaulichung.The stated values for temperatures and pressures are not binding for the invention, but are for illustrative purposes only.

In Abweichung von der vorbeschriebenen Anlage ist mit gestrichelten Linien noch eine andere Schaltung mit teils geschlossenem und teils offenem Treibgaskreislauf angedeutet. Hierbei wird aus der ersten Turbinenstufe 8 ein Teil der Treibgase mittels des Kanals d unmittelbar in die Wärmeaustauscher 7, 13, 14 und anschließend in den Verdichter 10, 11, 12 mit den Zwischenkühlern 15 bis 18 abgegeben, während der restliche Teil der Treibgase wie zuvor bis auf den Niederdruck in der zweiten Turbinenstufe 9 entspannt wird, anschließend aber mit einem ausreichenden Luftgehalt durch den Kanal e in die Brennstoffaufbereitungsanlage 26 gelangt. Die in die Aufbereitungsanlage eintretende und dem Kreislauf somit verlorengehende Treibgasmenge wird mittels des Hilfsverdichters 19 durch von außen her angesaugte Frischgase ersetzt und zwischen, der Verdichterendstufe 12 und dem Wärmeaustauscher 5 in den Treibgaskreislauf eingeschleust.In a departure from the system described above, another circuit with a partly closed and partly open propellant gas circuit is indicated by dashed lines. Here, part of the propellant gases is released from the first turbine stage 8 via channel d directly into the heat exchangers 7, 13, 14 and then into the compressor 10, 11, 12 with the intercoolers 15 to 18, while the remaining part of the propellant gases as before is expanded except for the low pressure in the second turbine stage 9, but then passes through the channel e into the fuel processing system 26 with a sufficient air content. The amount of propellant gas entering the processing plant and thus lost in the circuit is replaced by fresh gases drawn in from the outside by means of the auxiliary compressor 19 and channeled into the propellant gas circuit between the compressor output stage 12 and the heat exchanger 5.

Die gezeichnete Vorkühlung der entspannten Treibgase im Wärmeaustauscher 7 muß nicht unbedingt mit Hilfe des umlaufenden Wärmeträgers geschehen, vielmehr kann die frei werdende Wärme unmittelbar beispielsweise an die Verbrennungsluft oder andere in der Feuerung 1 benötigte Luftoder Gasmengen übertragen werden. Ebenso kann natürlich · die bekannte unmittelbare Wärmerückgewinnung innerhalb des Treibgaskreislaufs durch Zusammenfassung der Wärmeaustauscher 5 und 7 durchgeführt werden. In diesem Falle tritt der aus der Umwälzpumpe 6 austretende flüssige Wärmeträger mit einer geringeren Temperatur durch die ■Kurzschlußleitung c in die Gesamtfeuerunganlage ein, um vorerst in einer nicht gezeichneten Heizfläche durch die Feuerungsabgase vorgewärmt zu werden und dann- erst wieder in den Heizflächen 2 auf die höchste Temperatur zu gelangen. Dann könnte gegebenenfalls auch eine der eingezeichneten Nachschaltheizflächen 22, 23, oder 24 wegfallen.The drawn pre-cooling of the expanded propellant gases in the heat exchanger 7 does not necessarily have to be done with the aid of the circulating heat carrier, rather the heat released can be transferred directly, for example, to the combustion air or other quantities of air or gas required in the furnace 1. Likewise, the known direct heat recovery within the propellant gas circuit can of course be carried out by combining the heat exchangers 5 and 7. In this case, the liquid heat transfer medium exiting from the circulating pump 6 enters the entire combustion system at a lower temperature through the ■ short-circuit line c in order to first be preheated in a heating surface (not shown) by the combustion exhaust gases and then again in the heating surfaces 2 to reach the highest temperature. Then, if necessary, one of the illustrated secondary heating surfaces 22, 23, or 24 could also be omitted.

Die schematisch als Feuerraümkühlelement 20 eingetragene Heizfläche soll der' Dampferzeugung dienen und das entstehende Dampfwassefgemisch in die Kesseltrommel 21 entlassen. Das erforderliche Speisewasser' wird in der Nachschaltheizfläche22 vorgewärmt und ebenfalls in die Kesseltrommel2i gedrückt, die ihrerseits den Sattdampf in den beispielsweise gesondert befeuerten Überhitzer 25 abgibt. Die, Temperatur des den Überhitzer 25 verlassenden Heißdampfes kann nach Belieben geregelt werden, um mit der jeweils erforderlichen bzw. gewünschten Temperatur in das vorhandene, beispielsweise Dampfturbinen und andere Verbraucher speisende Dampfnetz einzutreten. Im gezeichneten Schema tritt die Verbrennungsluft bzw. ein Teil derselben von außen in den Tieftemperaturluftvorwärmer 23 ein und gelangt mit einer mittleren Temperatur in den Hochtemperaturerhitzer 24, der sie seinerseits der Feuerung 1 zuführt. In an sich bekannter Weise ist rauchgasseitig zwischen die beiden Luftvorwärmergruppen und 24 ein Speisewasservorwärmer 22 geschaltet. -The heating surface, shown schematically as fire room cooling element 20, is intended to generate steam serve and discharge the resulting steam water mixture into the boiler drum 21. The required Feed water 'is preheated in the secondary heating surface 22 and also in the boiler drum 2i pressed, in turn, the saturated steam in the for example separately fired superheater 25 gives up. The temperature of the superheated steam leaving the superheater 25 can be as desired can be controlled in order to enter the existing, for example steam turbines and other consumers feeding steam network to enter. In the diagram shown, the combustion air or part of it enters the low-temperature air preheater from outside 23 and enters the high-temperature heater at a medium temperature 24, which in turn feeds them to furnace 1. In a manner known per se, it is on the flue gas side A feedwater preheater 22 is connected between the two air preheater groups and 24. -

Claims

PATENT CLAIMS:

ι. Working procedures for heat exchange of the working fluid of gas turbo power plants by means of a different surface heat- ^ 5 Exchanger in a closed circuit flowing through liquid heat carrier, characterized in that that the heat transfer medium used mainly in the highest temperature range pumped around in forced circulation at low pressure, heated up in a steam boiler and the circulation pump is only fed after it has cooled down to a temperature, which approximates the mean of the gas outlet temperatures at the turbine and compressor output stages is equivalent to.

2. Working method according to claim 1, characterized in that the circulating heat transfer medium is broken down into two different substreams, the pressure and temperature of which are different being affected.

3. Working method according to claim 2, characterized in that the partial ^{flow passing through the circulating pump, for example, through the door 11} S binent propellants leaving the compressor, is particularly strongly cooled and then brought to a higher pressure in the pump and then the other partial flow is returned to itself by means of injector action and thus absorbs it into the fluid cycle.

4. Heat exchange device for performing the method according to one of the preceding Claims, characterized in that the heating element through which the heat transfer medium flows for reheating the propellant gases in the

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preferably annular, the turbine housing arranged connection channel between the two turbine stages is installed and, if necessary, the turbine guide vanes represents itself.

5. Heat exchange device for performing the method according to one of the preceding Claims, characterized in that the flow channels for the liquid heat carrier in the heat exchangers of the regenerative cycle in a manner known per se as small as possible, for example flat-oval cross-section and at the same time as small as possible Flow resistance are designed while the gas contacting heat transfer surfaces if necessary with ribs, needles or the like. Are occupied.

6. Heat exchange device for performing the method according to one of the preceding Claims, characterized in that outgoing and return lines running next to one another of the heat transfer medium is shielded from the outside air by a common insulating sleeve and - if necessary squeezed flat in cross section - are arranged in relation to one another in such a way that that the need for insulating material is as low as possible.

7 · Heat exchange device for carrying out the method according to one of the preceding Claims, characterized by one of (preferably taken from the steam boiler system) Steam-heated collecting container for the circulating liquid heat transfer medium.

8. Heat exchange device according to claim 7, characterized in that the container assembled as closely as possible with the circulation pump and in its short-circuit resp. Return line is switched on so that he can turn heated together with the same.

9. Heat exchange device according to one of the preceding claims, characterized in that that the propellant gases of the turbine in a known manner - especially in lower temperature range - through the steam boiler are heated immediately, with parts of the steam generator heating surfaces to protect the highly stressed propellant gas heating surfaces Find use.

Considered publications:
German Patent Nos. 917 284, 881 588, 795,815 868;

Swiss Patent No. 227 854;
British Patent No. 678 674.

1 sheet of drawings