SE431360B - Gasturbinanleggning - Google Patents

Description

15 20 25 30 sznáees-8 _ 2 eller gas. Vid längre tids frånslag bör samtidigt trvcket i kammaren av- ledas till omgivningen på något sätt.

Den andra möjligheten består i att man låter förbränningen fortsätta efter att bränsletillförseln han stoppats, varvid man utnyttjar den tryckluft som finns kvar i och omkring brännkammaren för att bränna bort det bränsle som finns kvar i virvelbädden. Samtidigt avleds de heta gaserna till omgiv- ningarna.

Vad som framför allt måste undvikas är ett mellanting mellan dessa två meto- der, vilket skulle kunna medföra att det utvecklas stora mängder av kolmcno- oxid som tillsammans med tryckluften i kammarens hölje skulle innebära en mycket stor risk för explosion.

Föreliggande uppfinning avser den första metoden, varvid det enligt uppfin- ningen anordnas en ventil för kortslutning av virvelbädden såsom angivet i kännetecknet i bifogade patentkrav.

Pâ så vis uppnås att trycket utjämnas mellan virvelbäddens två sidor så att bädden sjunker ihop och förbränningen stoppas. Samtidigt uppnås en annan viktig sak, nämligen att den relativt kalla tryckluften från kammarens in- gångssida blåses ut mot den ventil som sitter på turbinens ingångssida.

Denna ventil är nämligen i regel aldrig helt tät på grund av de heta gaserna och de oundvikliga resterna av askpartiklar som gaser river med sig. Om heta gaser skulle läcka genom denna otäta ventil skulle det oftast medföra att den avlastade turbinen kunde komma upp i otillåtliga varvtal. Genom att virvelbädden kortslutes kommer däremot en stor mängd kalluft att tillföras turbinens ingångsventil så att det blir en ganska sval gasblandning som släpps igenom till turbinen, som därför snabbt går ned i varv; Ventilen för kortslutning av virvelbädden kan placeras på olika ställen, antingen utanför brännkammaren eller innanför dess hölje. Företrädesvis bör den dock placeras så nära turbinens ingångsventil som möjligt för att uppnå bäst möjlig avkylning av denna ventil och därmed den gasblandning som läcker genom ventilen.

Uppfinningen skall för övrigt närmare beskrivas under hänvisning till bi- fogade ritning, där 10 20 25 30 8293665-8 3 fig 1 visar ett principschema för en känd gasturbinanläggning, fig 2 visar principen för en virvelbäddsbrännkammare med en kortslutnings- ventil enligt uppfinningen, och fig 3 mera detaljerat visar en virvelbäddsbrännkammare och olika alterna- tiva placeringar av kortslutningsventilen enligt uppfinningen.

Fig 1 visar en känd utformning av en gasturbinanläggning där gasturbinsidan har uppbyggts i tre steg, nämligen för lågtryck, högtryck och kraftsteg, samtidigt som anläggningen har supplerats med ångcyklus.

Gasturbinkretsen börjar med ett luftfilter 1 framför en lågtryckskompressor 2. Tryckluften härifrån går genom en mellankylare 3 till högtryckskompres- sorn 4, vars utgângssida genom ventilen 5 är ansluten till brännkammaren 6.

Genom ventilen 7 går de heta gaserna till högtrycksturbinen 8, vidare till lågtrycksturbinen 9 och kraftturbinen 10 och genom en värmeväxlare 11 till skorsten. Kraftturbinen 10 driver en generator 12. Anläggningen har vidare försetts med en ångkrets omfattande en ångturbin 13, varifrån kondensat medelst pumpen 1Ä matas till en rörslinga 15 i värmeväxlaren 11 och vidare till kokarslingan 16 i brännkammaren 6 och därifrån tillbaka till turbinen 13, som driver en generator 17, Ritningen visar dessutom en startmotor 18 för att köra igång anläggningens högtryckssteg.

Den visade treaxliga utformningen av anläggningen är numera vanlig vid större anläggningar. Ãnga kan därvid mata en turbin som visat eller den kan vara kopplad till någon värmeprocess. Det väsentliga enligt uppfinningen är detta att man har en kompressor H och en turbin 8 och däremellan en tryckbränn- kammare 6 med virvelbädd, företrädesvis för fast bränsle.

Vid snabbstopp kortslutes brännkammaren 6 med hjälp av ventilen 19 samtidigt Som brännkammaren avspärras från kompressor och turbin med hjälp av venti- lerna 5 och 7.

Problemet enligt uppfinningen blir därefter att passivera brännkammaren med dess stora innehåll av bränsle och värme- och tryckenergi, vilket för- klaras närmare under hänvisning till fig 2.

Som tidigare nämnts gäller det enligt uppfinningen att utjämna trycket på de två sidorna av virvelbädden så att denna sjunker ihop samtidigt som luft- 10 15 20 25 szozses-s A strömmen genom den upphör, varvid förbränningen mycket snabbt upphör utan att det bildas nämnvärda mängder av kolmonooxid.

Fig 2 visar högtryckskompressorn N och högtrycksturbinen 8 samt ventilerna 5, 7 och 19 som utgör förtindelsen till brännkammaren 6. Denna innehåller en virvelbädd_22 med kylslingan 16 som kan vara en kokarslinga eller genomström- mad av gas, luft eller ånga allt efter hur anläggningen är planerad. Tryck- luften från kompressorn 4 går genom ledningen 20 till brännkammaren och de heta förbränningsgaserna därifrån går genom ledningen 21 till turbinen 8.

Enligt uppfinningen kortsluts brännkammaren med ventilen 25 sedan ventilerna 5 och 7 har stängts, så att trycket utjämnas mellan brännkammarens två sidor.

Under driften kommer ventilen 7 att ständigt utsättas för den heta förbrän- ningsgasen, vilket innebär att denna ventil måste vara mycket robust och värmetålig. Trots detta eller kanske snarare på grund härav är det mycket svårt eller kanske omöjligt att konstruera denna ventil så att den sluter tätt. varför man måste räkna med att den kommer att läcka i slutet läge.

Detta innebär att heta gaser kan fortsätta att strömma fram till turbinen efter att ventilerna har stängts, vilket kan innebära att den avlastade kraftturbinen 10 i fig 1 kan rusa. Detta kan motverkas genom att placera ventilen 25 så nära ventilen 7 som möjligt så att den kalla tryckluften med högre tryck motverkar tillströmningen av hetgas.

Om däremot anläggningen är så konstruerad att man kan tillåta en viss läck- ning av hetgas genom ventilen 7 står man friare vid placeringen av ventilen 25, såsom visas i fig 3. Här har mera detaljerat visats placeringen av vir- velbädden 22 i brânnkammaren tillsammans med reningscykloner 23. I stället för att placera kortslutningsventilen 25 utanför brännkammaren har det visats alternativa placeringar på virvelbädden eller cyklonerna, markerat vid 251, 252, 253, 25Ä, 255. Därvid får man alltså räkna med att det genom ledningen Zl och ventilen 7 kan läcka en blandning av kallare tryckluft och hetgas till turbinen 8.

Claims (3)

8203665- 8 PATENTKRAV

1. Gasturbinanläggning omfattande kompressor (H), turbin (8) och däremellan en tryekbrännkammare (6) med virvelbädd (22), företrädesvis för fast bränsle, samt en första och en andra ventil (5, 7) för avstängning av kompressor och turbin från brännkammaren och en tredje ventil (19) för direkt hopkoppling av kompressor och turbin vid frånslag av turbinbelastningen, k ä n n e - t e c k n a d därav, att det finns en fjärde ventil (25) för kortslutning av virvelbädden genom hopkoppling av dess ingång och utgång i samband med om- kopplingen av de övriga ventilerna vid snabba frånslag av turbinbelastningen.

2. Gasturbinanläggning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den fjärde ventilen (25) för kortslutningen av brännkammaren (6) är anord- nad parallellt med den tredje ventilen (19) för hopkoppling av kompressor (H) och turbin (8). I

3. Gasturbinanläggning enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att den fjärde ventilen (25) är placerad i omedelbar närhet av den andra ventilen (7) för avstängning av turbinen (8) från brännkammaren (6). H. Gasturbinanläggning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den fjärde ventilen (25) för kortslutning av brännkammaren (6) är anord- nad inuti ett tryckhölje för brännkammaren för hopkoppling av brännkammarens varma sida med den omgivande kallare tryckluften.