EP2634382A1 - Gasturbine mit einem Abgas-Diffusor und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine - Google Patents

Gasturbine mit einem Abgas-Diffusor und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine Download PDF

Info

Publication number
EP2634382A1
EP2634382A1 EP12157283.8A EP12157283A EP2634382A1 EP 2634382 A1 EP2634382 A1 EP 2634382A1 EP 12157283 A EP12157283 A EP 12157283A EP 2634382 A1 EP2634382 A1 EP 2634382A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
diffuser
gas turbine
turbine
blow
annular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12157283.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Bröker
Tobias Dr. Buchal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP12157283.8A priority Critical patent/EP2634382A1/de
Publication of EP2634382A1 publication Critical patent/EP2634382A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
    • F01D25/305—Exhaust heads, chambers, or the like with fluid, e.g. liquid injection

Definitions

  • the invention relates to a gas turbine with a subsequent to a turbine unit exhaust diffuser, the diffuser channel is bounded by a conical wall and in the at least one pipe comprehensive Abblase effet outflow ends, whose inflow-side end is connected to a compressor of the gas turbine. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a gas turbine.
  • Gas turbines and their modes of operation are well known from the widely available state of the art. They always include an exhaust gas diffuser as part of an exhaust gas line, through which the exhaust gas flowing out of the gas turbine can be continued. The exhaust gas is either led to a chimney, if the gas turbine for single operation, called in English Simple Cycle, is provided.
  • CCGT Combined Cycle
  • the exhaust route leads the exhaust gas to a boiler, with the help of which the thermal energy contained in the exhaust gas is converted into steam for a steam turbine.
  • the operating point of the exhaust diffuser depends primarily on its volume flow. This is known to be mainly influenced by the ambient temperature, the compressor inlet guide blade position and the firing temperature.
  • the exhaust diffuser should meet several requirements: Firstly, a maximum pressure recovery is required for maximum efficiency at the design point. At the same time, the efficiency should drop only slightly at the distance from the design point, if possible. On the other hand, it should have no instationary operating behavior, what else could affect the mechanical integrity of the power plant by vibration excitation. In addition, it should have the most uniform possible speed distribution at the outlet to achieve a good boiler efficiency. Equally important is the avoidance of flip-flop effects when changing the operating point during deep part-load operation. Finally, the exhaust diffuser should also be small-sized and therefore inexpensive.
  • the object of the invention is therefore to provide a gas turbine with a subsequent to a turbine unit exhaust diffuser, which can counteract the problems mentioned in the prior art.
  • the gas turbine is equipped with an exhaust gas diffuser whose diffuser channel is delimited by a conical wall and in which at least one pipe comprehensive Abblase effet outflow ends, whose einström workedes end is connected to a compressor of the gas turbine, wherein a plurality of pipes common annular channel ends, which annular channel opens downstream annular gap-shaped in the boundary wall of the diffuser.
  • the annular channel includes in the mouth region with the boundary wall of the exhaust gas diffuser an angle less than 20 °.
  • the mouth region is designed to be almost parallel to the boundary wall.
  • annular gap is located immediately downstream of the blades of a last turbine stage of the turbine unit.
  • the axial position of the injection into the exhaust gas diffuser has thus been shifted far upstream.
  • the additional benefit is to use an already existing gap between the turbine outlet and the exhaust diffuser inlet for feeding the blow-off air.
  • This is particularly advantageous in the partial load case of the gas turbine, as only during the gap is to block by blowing air against a collection of exhaust gas, but not at full load. By blocking the column, it is avoided that exhaust gas from the hot gas path enters the gas turbine housing in said operating state. This prevents the premature aging of the components involved in the gap and arranged outside thereof and thus obtains their predicted lifetime.
  • the invention will be explained in more detail with reference to a single figure.
  • the single embodiment shows a gas turbine in a longitudinal section.
  • the Axialturbover Noticer 18 includes a ring-shaped compressor duct with cascading successively compressor stages of blade and Leitschaufelkränzen.
  • the rotor blades 14 arranged on the blades 27 are located with their free-ending blade tips of an outer channel wall of the compressor passage opposite.
  • the compressor duct discharges via a compressor outlet diffuser 36 in a plenum 38.
  • the annular combustion chamber 20 is provided with its combustion chamber 28, which communicates with an annular hot gas duct 30 of the turbine unit 24. In the turbine unit 24 four successive turbine stages 32 are arranged.
  • a generator or a working machine (each not shown) is coupled.
  • the axial turbocharger 18 draws in ambient air 34 through the intake housing 16 as a medium to be compressed and compresses it.
  • the compressed air is guided through the compressor outlet diffuser 36 into the plenum 38, from where it flows into the burner 22.
  • Fuel also passes into the combustion space 28 via the burners 22.
  • the fuel is burned to a hot gas M with the addition of the compressed air.
  • the hot gas M then flows into the hot gas duct 30, where it relaxes to perform work on the turbine blades of the turbine unit 24.
  • the energy released during this time is absorbed by the rotor 14 and used on the one hand to drive the axial turbocharger 18 and on the other hand to drive a working machine or electric generator.
  • the turbine exhaust manifold 29 connects to the turbine outlet housing 26 of the gas turbine 10. Both components are part of the gas turbine exhaust diffuser 21. Downstream of the turbine exhaust manifold 29, a not further shown exhaust gas system is provided. This and the gas turbine exhaust diffuser 21 thereby form the exhaust gas diffuser system.
  • the turbine outlet housing 26 is formed by an outer boundary wall 23 and the turbine exhaust manifold 29 is formed by an outer boundary wall 40.
  • an annular channel 31 is provided on the outwardly facing surface of the boundary wall 40.
  • the annular channel 31 extends along the entire circumference of the boundary 40 and is almost completely separated from the diffuser channel 38 via a partition wall 33, which is part of the boundary wall 40.
  • the annular channel 31 has laterally an annular opening 43 which opens into an annular gap 35 arranged in the boundary wall 40.
  • a blow-off line 41 opens into the annular channel 31.
  • the blow-off line 41 comprises three pipes, of which only one pipe 42 is shown. It can also be provided more than three or fewer pipes.
  • the pipes, not shown, are distributed along the circumference of the gas turbine 10.
  • each pipeline also a valve is provided as an actuator 46 for closing and partial or complete opening of the pipes.
  • All pipes 42 connect the compressor 18 or the plenum 38 with the annular channel 31, to this - viewed along the circumference - selectively supplying blow-off air.
  • a further blow-off in an analogous configuration may be provided downstream of the last turbine blade row 47. This is in FIG. 1 indicated only by the annular channel 48.
  • the invention relates to a gas turbine 10 having a subsequent to a turbine unit 24 exhaust diffuser 21, the diffuser channel 38 is bounded by a conical wall 23 and in the at least one pipe 42 comprehensive Abblasetechnisch 41 outflow ends, whose inflow-side end with a compressor 18th the gas turbine 10 is connected.
  • a plurality of pipes 42 in a common annular channel 31, 48 ends, said annular channel 31, 48 downstream ringpaltförmig in the boundary wall 23, 40 opens.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasturbine (10) mit einem sich an eine Turbineneinheit (24) anschließenden Abgas-Diffusor (21), dessen Diffusorkanal (38) von einer konischen Wand (23, 40) begrenzt ist und in dem zumindest eine Rohrleitungen (42) umfassende Abblaseleitung (41) ausströmseitig endet, dessen einströmseitiges Ende mit einem Verdichter (18) der Gasturbine (10) verbunden ist. Um auch im Teillastbetrieb der Gasturbine aerodynamische, die Effizienz des Diffusor reduzierende Phänomene zu vermeiden, ist vorgesehen, dass mehrere Rohrleitungen (42) in einem gemeinsamen Ringkanal (31, 48) enden, wobei dieser Ringkanal (31, 48) stromab ringspaltförmig in der Begrenzungswand (23, 40) mündet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gasturbine mit einem sich an eine Turbineneinheit anschließenden Abgas-Diffusor, dessen Diffusorkanal von einer konischen Wand begrenzt ist und in dem zumindest eine Rohrleitungen umfassende Abblaseleitung ausströmseitig endet, deren einströmseitiges Ende mit einem Verdichter der Gasturbine verbunden ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Gasturbine.
  • Gasturbinen und deren Betriebsweisen sind aus dem umfangreich verfügbaren Stand der Technik bestens bekannt. Sie umfassen stets einen Abgas-Diffusor als Teil einer Abgasstrecke, durch den das aus der Gasturbine abströmende Abgas weitergeführt werden kann. Das Abgas wird entweder zu einem Schornstein geführt, sofern die Gasturbine zum Alleinbetrieb, im Englischen Simple Cycle genannt, vorgesehen ist. Bei einem GuD-Kraftwerk - im Englischen Combined Cycle genannt - führt die Abgasstrecke das Abgas zu einem Kessel, mit dessen Hilfe die im Abgas enthaltene thermische Energie in Dampf für eine Dampfturbine umgewandelt wird.
  • Der Betriebspunkt des Abgas-Diffusors hängt in erster Linie von seinem Volumenstrom ab. Dieser wird bekanntermaßen hauptsächlich von der Umgebungstemperatur, der Verdichter-Einlassleitschaufelstellung sowie der Befeuerungstemperatur beeinflusst.
  • Der Abgas-Diffusor sollte mehrere Anforderungen erfüllen: Zum Einen ist ein maximaler Druckrückgewinn zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades im Auslegungspunkt erforderlich. Gleichzeitig soll der Wirkungsgrad bei Entfernung vom Auslegungspunkt nach Möglichkeit nur geringfügig abfallen. Zum Anderen sollte er kein instationäres Betriebsverhalten aufweisen, was ansonsten die mechanische Integrität der Kraftwerksanlage durch Schwingungsanregung beeinträchtigen könnte. Darüber hinaus sollte er eine möglichst gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung am Austritt zur Erreichung eines guten Kesselwirkungsgrades aufweisen. Ebenso bedeutsam ist die Vermeidung von Flip-Flop-Effekten bei Änderung des Betriebspunktes während des tiefen Teillastbetriebs. Schlussendlich sollte der Abgas-Diffusor zudem auch kleinbauend und somit kostengünstig sein.
  • Von besonderer Bedeutung für eine optimale Diffusorströmung ist das Vermeiden von Ablöse- und Rückströmzonen, sowohl an der Außenwand als auch am Übergang vom Abgas-Diffusor zum Kesseleinlauf. Sofern diese dennoch auftreten, sollte ihre Größe vergleichsweise klein sein. Die Ablösungen an der Innenfläche der glatten Diffusor-Außenwand sind zumeist verursacht durch eine zu geringe lokale Strömungsenergie, die dem stromab ansteigenden Druck nicht entgegenwirken kann. Ursächlich hierfür ist neben dem Öffnungswinkel des Diffusors die Abströmung an der letzten Turbinenlaufschaufelreihe und insbesondere die Überströmung an deren Schaufelspitzen. Rückstromzonen können sich ggf. im Teillastbetrieb ausbilden, insbesondere hinter der Nabe und an der Außenwand. Dabei können Sie so weit stromab reichen, dass es selbst im Bereich des Kesseleintritts zu Zonen stromauf gerichteter Strömung kommt. Bei der Verwendung von Nachbrennern kann durch Rückströmungen ein Flammenrückschlag erzeugt werden, was die kombinierte Betriebsweise von Gasturbinen und Nachbrennern einschränken könnte.
  • Um diesen aerodynamischen Phänomenen entgegenzuwirken ist es bekannt, im Teillastbetrieb der Gasturbine der Diffusorströmung Teile des Verdichtermassenstroms über Verdichterentnahmen und mehrere Abblaseleitungen direkt zuzuführen. Dabei sind die Mündungen der Abblaseleitungen in den Diffusor meist kostenmäßig optimiert, so dass diese eher diagonal auf der Mantelfläche des Diffusors angeordnet sind. Durch die Ausblasung an wenigen Umfangsstellen kommt es innerhalb der Diffusorströmung zudem zu kalten Strähnen. Im Zusammenhang mit einer instationären Strömung im Diffusor führt dies zu einer instationären thermischen Beanspruchung der Diffusorwände und begünstigt so die Rissbildung dort.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Gasturbine mit einem sich an eine Turbineneinheit anschließenden Abgas-Diffusor, welcher den im Stand der Technik genannten Problemen entgegenwirken kann.
  • Die auf die Gasturbine gerichtete Aufgabe wird mit einer solchen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Gasturbine mit einem Abgas-Diffusor ausgestattet ist, dessen Diffusorkanal von einer konischen Wand begrenzt ist und in dem zumindest eine Rohrleitungen umfassende Abblaseleitung ausströmseitig endet, deren einsströmseitiges Ende mit einem Verdichter der Gasturbine verbunden ist, wobei mehrere Rohrleitungen in einem gemeinsamen Ringkanal enden, welcher Ringkanal stromab ringspaltförmig in der Begrenzungswand des Diffusors mündet.
  • Insofern wendet sich die Erfindung von den bisherigen Konstruktionen ab, bei denen zwei, drei oder vier entlang des Umfangs des Abgas-Diffusors verteilte Rohre einer Abblaseleitung im Diffusor münden und somit bisher eine mehr punktuelle Zuführung der Abblaseluft bewerkstelligen. Vielmehr ist nun vorgesehen, zwischen Abgas-Diffusor und den Rohrleitungen einen Ringkanal zwischenzuschalten, in dem die Rohrleitungen seitlich münden und aus dem seitlich eine ringförmige Strömung als Abblaseluft in den Diffusor einströmen kann. Der Ringkanal dient folglich als Verteilerraum, in dem mehrere punktförmige Strömungen zu einer Ringströmung umgewandelt werden, welche dann über den Ringspalt in den Abgas-Diffusor einströmen kann. Hiermit wird eine über den Umfang wesentlich vergleichmäßigte Zuführung von Abblaseluft herbeigeführt, so dass für alle Umfangspositionen der wandnahen Diffusorströmung eine nahezu gleichgroße Energiemenge in Form von Abblaseluft zugeführt werden kann. Hierdurch verringert sich die Neigung der Diffusorströmung zum Ablösen bzw. wird die Neigung der Diffusorströmung zum Wiederanlegen verbessert. Darüber hinaus wird die Diffusorwand in Umfangsrichtung gleichmäßiger gekühlt, was die Wände des Diffusors vor unzulässig hohen Temperaturunterschieden schützt.
  • Weiter tritt aufgrund des Ringspalts die der Diffusorströmung zugeführte Abblaseluft nunmehr weniger tief in Richtung Zentrum des Diffusors ein, wodurch die Diffursorkernströmung weniger gestört wird. Insbesondere bei Teillastbetrieb begrenzt dies die Wirkungsgradverluste des Abgas-Diffusors.
  • Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schließt der Ringkanal im Mündungsbereich mit der Begrenzungswand des Abgas-Diffusors einen Winkel kleiner als 20° ein. Vorzugsweise ist der Mündungsbereich zur Begrenzungswand nahezu parallel ausgestaltet. Die Verwendung der spitzwinkeligen bzw. nahezu parallelen Ausblasung der Ringströmung vermeidet eine unzulässig große Störung der Diffusorströmung, was sich Effizienz erhaltend auf den Abgas-Diffusor ausprägt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ringspalt unmittelbar stromab von den Laufschaufeln einer letzten Turbinenstufe der Turbineneinheit angesiedelt. Im Vergleich zum Stand der Technik ist somit die axiale Position der Einblasung in den Abgas-Diffusor weit nach stromauf verschoben worden. Hierbei besteht der Zusatznutzen darin, einen ohnehin vorhandenen Spalt zwischen dem Turbinenausgang und dem Abgas-Diffusoreintritt zur Einspeisung der Abblaseluft zu verwenden. Dies ist insbesondere im Teillastfall der Gasturbine von Vorteil, da nur währenddessen der Spalt durch Ausblasen von Luft gegen einen Einzug von Abgas zu sperren ist, nicht aber bei Volllastbetrieb. Durch das Sperren der Spalte wird vermieden, dass im besagten Betriebszustand Abgas aus dem Heißgaspfad in das Gasturbinengehäuse gelangt. Dies verhindert das vorzeitige Altern der am Spalt beteiligten und außerhalb davon angeordneten Komponenten und erhält somit deren prognostizierte Lebensdauer.
  • Das Verfahren betreffend ist vorgesehen, dass bei einer Gasturbine nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen und mit in den Abblaseleitungen angeordneten Stellorganen zum Schlie-βen und Öffnen der Abblaseleitung während des Nennlastbetriebs die Stellorgane geschlossen sind und bei dem mit dem Wechsel zu einem Teillastbetrieb und/oder nach dem Wechsel zum Teillastbetrieb die Stellorgane zumindest teilweise geöffnet werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, das Abblasen auch gezielt in Abhängigkeit von Strömungsgrößen der Diffusorströmung einzusetzen. In diesem Fall können kurzzeitige Strömungsstöße oder Impulse nach Art von Coanda-Strahlen ausreichen, um das lokale kurzzeitige Strömungsverhalten im Diffusor zu beeinflussen und damit zu stabilisieren. Letzteres bietet sich insbesondere im Teillastbetrieb an. Zur Erzeugung der kurzzeitigen Strömungsstöße bzw. Impulse sind die Stellorgane kurzzeitig, d. h. für wenige Sekunden schlagartig zu öffnen.
  • Die Erfindung wird anhand einer einzigen Figur näher erläutert. Das einzige Ausführungsbeispiel zeigt eine Gasturbine in einem Längsteilschnitt.
  • Figur 1 zeigt eine stationäre Gasturbine 10 in einem Längsteilschnitt. Die Gasturbine 10 weist im Innern einen um eine Rotationsachse 12 drehgelagerten Rotor 14 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 14 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 16, ein Axialturboverdichter 18, eine torusartige Ringbrennkammer 20 mit mehreren rotationssymmetrisch zueinander angeordneten Brennern 22, eine Turbineneinheit 24 und ein Turbinenausgangsgehäuse 26. Anstelle der Ringbrennkammer kann die Gasturbine auch mit mehreren Rohrbrennkammern ausgestattet sein.
  • Der Axialturboverdichter 18 umfasst einen ringförmig ausgebildeten Verdichterkanal mit darin kaskadisch aufeinanderfolgenden Verdichterstufen aus Laufschaufel- und Leitschaufelkränzen. Die am Rotor 14 angeordneten Laufschaufeln 27 liegen mit ihren frei endenden Schaufelblattspitzen einer äußeren Kanalwand des Verdichterkanals gegenüber. Der Verdichterkanal mündet über einen Verdichterausgangsdiffusor 36 in einem Plenum 38. Darin ist die Ringbrennkammer 20 mit ihrem Verbrennungsraum 28 vorgesehen, der mit einem ringförmigen Heißgaskanal 30 der Turbineneinheit 24 kommuniziert. In der Turbineneinheit 24 sind vier hintereinandergeschaltete Turbinenstufen 32 angeordnet. Am Rotor 14 ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (jeweils nicht dargestellt) angekoppelt.
  • Im Betrieb der Gasturbine 10 saugt der Axialturboverdichter 18 durch das Ansauggehäuse 16 als zu verdichtendes Medium Umgebungsluft 34 an und verdichtet diese. Die verdichtete Luft wird durch den Verdichterausgangsdiffusor 36 in das Plenum 38 geführt, von wo aus es in die Brenner 22 einströmt. Über die Brenner 22 gelangt auch Brennstoff in den Verbrennungsraum 28. Dort wird der Brennstoff unter Zugabe der verdichteten Luft zu einem Heißgas M verbrannt. Das Heißgas M strömt anschließend in den Heißgaskanal 30, wo es sich arbeitsleistend an den Turbinenschaufeln der Turbineneinheit 24 entspannt. Die währenddessen freigesetzte Energie wird vom Rotor 14 aufgenommen und einerseits zum Antrieb des Axialturboverdichters 18 und andererseits zum Antrieb einer Arbeitsmaschine oder elektrischen Generators genutzt.
  • An das Turbinenausgangsgehäuse 26 der Gasturbine 10 schließt sich der Turbinen-Abgas-Verteiler 29 an. Beide Komponenten sind Teil des Gasturbinen-Abgas-Diffusors 21. Stromab des Turbinen-Abgas-Verteilers 29 ist ein nicht weiter dargestelltes Abgas-Gas-System vorgesehen. Dieses und der Gasturbinen-Abgas-Diffusor 21 bilden dabei das Abgas-Diffusor-System.
  • Der Gasturbinen-Abgas-Diffusor 21 umfasst einen Diffusorkanal 38, welcher aufgrund eines turbinenseitigen Radiallagers 37 einströmseitig ringförmig ausgestaltet ist. Das Radiallager 37 endet axial mit einer Nabe 39.
  • Das Turbinenausgangsgehäuse 26 wird von einer äußeren Begrenzungswand 23 und der Turbinen-Abgas-Verteiler 29 wird von einer äußeren Begrenzungswand 40 gebildet. An der nach außen weisenden Fläche der Begrenzungswand 40 ist ein Ringkanal 31 vorgesehen. Der Ringkanal 31 erstreckt sich entlang des gesamten Umfangs der Begrenzung 40 und ist über eine Trennwand 33, die Teil der Begrenzungswand 40 ist, vom Diffusorkanal 38 nahezu vollständig getrennt. Der Ringkanal 31 weist seitlich eine Ringöffnung 43 auf, die in einem in der Begrenzungswand 40 angeordneten Ringspalt 35 mündet. Von außen mündet in den Ringkanal 31 eine Abblaseleitung 41. Die Abblaseleitung 41 umfasst drei Rohrleitungen, von denen lediglich eine Rohrleitung 42 dargestellt ist. Es können auch mehr als drei oder weniger Rohrleitungen vorgesehen sein. Die nicht dargestellten Rohrleitungen sind entlang des Umfangs der Gasturbine 10 verteilt. In jeder Rohrleitung ist zudem ein Ventil als Stellorgan 46 zum Schließen und teilweisem oder vollständigem Öffnen der Rohrleitungen vorgesehen. Alle Rohrleitungen 42 verbinden den Verdichter 18 oder das Plenum 38 mit dem Ringkanal 31, um diesem - entlang des Umfangs betrachtet - punktuell Abblaseluft zuzuführen.
  • Zudem ist in Figur 1 eine virtuelle Ebene 44 eingezeichnet, die in der mittleren Strömungslinie 45 der ringförmigen Strömungspassage zwischen Ringöffnung 43 und Ringspalt 35 angesiedelt ist. Im gezeigten Längsschnitt schließt die mittlere Strömungslinie 45 mit der nach innen gerichteten Fläche der Trennwand 33 einen Winkel α ein, der vorzugsweise kleiner als 20° ist, wobei die Zeichnung dies so nicht wiedergibt. Beispielsweise kann der Winkel α 5° oder auch 10° betragen.
  • Durch eine derartige Anordnung wird eine über den Umfang des Gasturbinen-Abgas-Diffusors 21 wesentlich vergleichmäßigte Zuführung der Abblaseluft erreicht, so dass für alle Umfangspositionen der wandnahen Diffusorströmung eine weitestgehend vergleichmäßigte Energiemenge in Form von Abblaseluft zugeführt werden kann. Bei Zuführung von Abblaseluft verringert sich die Neigung der Diffusorströmung zum Ablösen und/oder es wird die Neigung der Diffusorströmung zum Wiederanlegen verbessert, was insbesondere für den Teillastbetrieb von Vorteil ist. Darüber hinaus wird die Begrenzungswand 40 in Umfangsrichtung gleichmäßiger gekühlt, was die Begrenzungswände 40 vor thermischer Ungleichbelastung schützt.
  • Aufgrund des Ringspalts 35 und des spitzen Winkels α dringt zudem die der Diffusorströmung zugeführte Ringströmung nunmehr weniger tief in Richtung Zentrum des Diffusors ein als die der punktuell zugeführten Abblaseluft im Stand der Technik. Hierdurch wird die Diffursorkernströmung weniger gestört. Insbesondere bei Teillastbetrieb begrenzt dies die Wirkungsgradverluste des Abgas-Diffusors 21.
  • Gleichzeitig oder alternativ zur Abblasung von Verdichterluft in den Gasturbinen-Abgas-Diffusor 21 kann eine weitere Abblasung in analoger Ausgestaltung stromab der letzten Turbinenlaufschaufelreihe 47 vorgesehen sein. Diese ist in Figur 1 lediglich durch den Ringkanal 48 angedeutet.
  • Insgesamt betrifft die Erfindung eine Gasturbine 10 mit einem sich an eine Turbineneinheit 24 anschließenden Abgas-Diffusor 21, dessen Diffusorkanal 38 von einer konischen Wand 23 begrenzt ist und in dem zumindest eine Rohrleitungen 42 umfassende Abblaseleitung 41 ausströmseitig endet, dessen einströmseitiges Ende mit einem Verdichter 18 der Gasturbine 10 verbunden ist. Um auch im Teillastbetrieb der Gasturbine 10 aerodynamische, die Effizienz des Abgas-Diffusor 21 reduzierende Phänomene zu vermeiden, ist vorgesehen, dass mehrere Rohrleitungen 42 in einem gemeinsamen Ringkanal 31, 48 enden, wobei dieser Ringkanal 31, 48 stromab ringspaltförmig in der Begrenzungswand 23, 40 mündet.

Claims (5)

  1. Gasturbine (10) mit einem sich an eine Turbineneinheit (24) anschließenden Abgas-Diffusor (21), dessen Diffusorkanal (38) von einer konischen Wand (23, 40) begrenzt ist und in dem zumindest eine Rohrleitungen (42) umfassende Abblaseleitung (41) ausströmseitig endet, dessen einströmseitiges Ende mit einem Verdichter (18) der Gasturbine (10) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, das
    mehrere Rohrleitungen (42) in einem gemeinsamen Ringkanal (31, 48) enden, welcher Ringkanal (31, 48) stromab ringspaltförmig in der Begrenzungswand (23, 40) mündet.
  2. Gasturbine (10) nach Anspruch 1,
    bei der der Ringkanal (31, 48) im Mündungsbereich mit der Begrenzungswand (23, 40) einen Winkel α kleiner als 20° einschließt.
  3. Gasturbine (10) nach Anspruch 2,
    bei der der Ringspalt (35) unmittelbar stromab von Laufschaufeln (47) einer letzten Turbinenstufe der Turbineneinheit (24) angesiedelt ist.
  4. Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche und mit in den Abblaseleitungen (41) angeordneten Stellorganen (46) zum Schließen und Öffnen der Abblaseleitungen (41),
    bei dem während des Nennlastbetriebs die Stellorgane (46) geschlossen sind und bei dem mit dem Wechsel zu einem Teillastbetrieb oder nach dem Wechsel zum Teillastbetrieb die Stellorgane (46) zumindest teilweise geöffnet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    bei dem abhängig vom Auftreten von Strömungsablösungen im Diffusorkanal (38) die Stellorgane (46) geöffnet werden.
EP12157283.8A 2012-02-28 2012-02-28 Gasturbine mit einem Abgas-Diffusor und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine Withdrawn EP2634382A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12157283.8A EP2634382A1 (de) 2012-02-28 2012-02-28 Gasturbine mit einem Abgas-Diffusor und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12157283.8A EP2634382A1 (de) 2012-02-28 2012-02-28 Gasturbine mit einem Abgas-Diffusor und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2634382A1 true EP2634382A1 (de) 2013-09-04

Family

ID=45833118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12157283.8A Withdrawn EP2634382A1 (de) 2012-02-28 2012-02-28 Gasturbine mit einem Abgas-Diffusor und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP2634382A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3690786A (en) * 1971-05-10 1972-09-12 Westinghouse Electric Corp Low pressure end diffuser for axial flow elastic fluid turbines
US20090257868A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Giusto Fonda-Bonardi Diffuser
US20110056179A1 (en) * 2009-06-02 2011-03-10 John Orosa Turbine exhaust diffuser with region of reduced flow area and outer boundary gas flow

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3690786A (en) * 1971-05-10 1972-09-12 Westinghouse Electric Corp Low pressure end diffuser for axial flow elastic fluid turbines
US20090257868A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Giusto Fonda-Bonardi Diffuser
US20110056179A1 (en) * 2009-06-02 2011-03-10 John Orosa Turbine exhaust diffuser with region of reduced flow area and outer boundary gas flow

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2634381A1 (de) Gasturbine mit einem Abgas-Diffusor und Stützrippen
DE60309272T2 (de) Diffusor mit Grenzschichteinblasung für einen Brennkammereinlass
DE2626405C2 (de)
JP5514354B2 (ja) 流量調節ファンを備えたタービンエンジンとその動作方法
EP2024606B1 (de) Ringförmiger strömungskanal für eine in axialrichtung von einem hauptstrom durchströmbare strömungsmaschine
EP2582956B1 (de) Gasturbinenbrennkammeranordnung in axialbauweise
DE112012002692B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Reduzierung des Luftmassenflusses zur emissionsarmen Verbrennung über einen erweiterten Bereich in einwelligen Gasturbinen
DE102011052236A1 (de) Profilierter axial-radialer Auslassdiffusor
US20170044991A1 (en) Integrated Environmental Control System Manifold
EP2503106A1 (de) Gasturbinenkraftwerk mit Abgasrezirkulation und sauerstoffarmen Kühlgas
EP2676023B1 (de) Verfahren zum kühlen der turbinenstufe einer gasturbine
EP2737252A2 (de) Gasturbinenzentripetalringbrennkammer sowie verfahren zur strömungsführung
EP3064706A1 (de) Leitschaufelreihe für eine axial durchströmte Strömungsmaschine
EP2532898A1 (de) Axialturboverdichter
EP2634382A1 (de) Gasturbine mit einem Abgas-Diffusor und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine
DE102013220455A1 (de) Gasturbinentriebwerk mit Kühlluftringkammer
EP2568141A1 (de) Verfahren zum Beschleunigen des Rotors einer stationären Gasturbine auf Nenndrehzahl
EP2987967B1 (de) Verdichtergehäuse für eine Gasturbine
EP2508711A1 (de) Axialturbinenstufe mit einer Ausblaseeinrichtung und Gasturbine mit der Axialturbinenstufe sowie Verfahren zum Betreiben der Axialturbinenstufe
EP2110602A1 (de) Akustiche Teilentkopplung zur Verringerung von selbstinduzierten Flammenschwingungen
WO2021052759A1 (de) Konzentrische einleitung des waste-gate-massenstroms in einen strömungsoptimierten axialdiffusor
WO2022022780A1 (de) Leitschaufelanordnung für eine strömungsmaschine, verdichtermodul und strömungsmaschine
EP3172407B1 (de) Gasturbine mit einer kühlung der letzten turbinenstufe
EP2899464B1 (de) Silobrennkammer für eine Gasturbine
EP2597287A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer stationären Gasturbine mit einem niederkalorischen oder mittelkalorischen Brennstoff sowie stationäre Gasturbine dafür

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20140305