SE439661B - Gasturbinkraftverk - Google Patents

Description

8106205-1 pelvis en gasvolym av cirka 55000 kubikfot vid en temperatur av niellzm 371%' och cirka 105l°C) som ej kan förbrukas snabbt, uppstår en strömming av gasfor- migt fludium från förbränningsanordningen med fluidiserad bädd i riktning mot kompressorn, när anläggningen stannar och kompressorns uteffekt reduceras eller upphör. Denna bakåtgående strömning av hett gasformigt fluidum åstadkom- mer ett baktryck vid kompressorns utloppsöppning, vilket innebär en överbelast- ning av kompressorn och kan åstadkomma skada på denna. Vidare kan ytterligare skada på kompressorn och andra komponenter uppstå på grund av de heta gaser och partikelformiga fasta ämnen, såsom oförbränt kol, dolomit och aska, som in- går i det gasformiga fluidet.

Det är därför ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett gasturbinkraftverk med en under tryck stående förbränningszinorcining ine-d fluidíserad bädd, vilket kraftverk är så utfört att överbelastning av kompres- sorn ej uppstår och att ingående rester av fasta ämnen ej inströnimar i kompres- sorn vid belastningsbortfall hos turbinen.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att vid ett gasturbin- kraftverk med en förbränningsanordning med under tryck stående fluidiserad bädd tillåta stopp i kraftverket, inklusive förbränningsanordningen med fluiriise- rad bädd utan bakåtströmnirig hos det gasformiga fluidet från förbränningsanord- ningen till kompressorn med åtföljande överbelastning och skada på kompressor-n.

Nämnda ändamål uppnås medelst ett gasturbinkraftverk enligt föreliggan- de uppfinning, vars kännetecken framgår av efterföljande patentkrav l.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med ett utföringsexem- pel under hänvisning till bifogade ritning, på vilken figuren visar ett gasturbin- kraftverk med en förbränningsanordning med en under tryck stående fluidiserad bädd.

Under hänvisning till ritningen betecknas gasturbinkraftverket med en skyddsanordning enligt uppfinningen med 10.

Kraftverket 10 innefattar en under tryck stående förbränningsanordning 12 med fluidiserad bädd eller, som det även benämnes virvelbädd, som är försedd med tre tvärgående mellanväggar 14, 15 och 16, som delar upp det inre av för- bränningsanordningen med virvelbädd i en reaktions- eller förbrännmgszon 18, två inmatningskammare 20 och 22 och en utmatningskammare 24. Förbränningsan- ordningen 12 med virvelbädd är via en ledning 26 förbunden med en inmatnings- anordning 28 för bränsle i och för mottagande i förbränningszonen 18 av finför- delat fast bränsle. Det partikelforrniga fasta bränslet för förbränning i förbrän- ningsanordningen 12 med virvelbädd kan vara kol. För-bränningszinordningen 12 med virvelbädd är också via ledningen 32 förbunden med en inmatningsanrirdning i och för mottagande i förbränningszonen 18 av ett material. som absorberar 8106205-1 svaveldioxid, såsom till exempel krossad dolomit. Mellanväggt-n 14 kan vara per- forerad eller också vara försedd med rör i och för fördelning av kompriineratl luft från kammaren 20 in i förbränningszonen 18. För att reglera reaktionsteinjie- raturen i förbränningszonen 18 är en värmeväxlare 34 anordnad i tršrlii-šinriiiigs- zonen 18 och är så ansluten, att den mottager luft. från inmatiiingskziniiiiaren 22 och bortleder uppvärmd luft in i utmatningskammaren 24. Aska, som tipps-tär i förbränningszonen 18 bortskaffas därifrån genom en borttransportletining 21, en askkylare 23 och en askbinge 25.

Komprimerad luft tillföres inmatníngskammaren 20 från en konipressor medelst en huvudledning 36 och en grenledning 40, medan kylluft från luftkoin- pressorn 38 avges till inloppskammaren 22 medelst huvudledningen :io och ytter- ligare en grenledníng 41. Flödet av komprimerad luft genom ledningarna 10 och -x .7 8 f» LA 41 regleras genom ventiler 42 och 44 i respektive rörledning. Ventilerna och 44- är inställda för att åstadkomma en fördelning av den av kompressor-n fm av- lšimnadf: komprimerade luften. så att omkring en tredjedel (l/fl) av luften jede» till kammaren 20 för att hålla bränslepartiklarna svävande och för att befordra förbränningen av bränslet, medan omkring två tredjedelar (2/3) av luften leve- reras till kammaren 22 för att strömma genom värmeväxlaren 34 och för kylning av förbränningszonen 18.

En shuntledning 46 är vid sin ena ände förbunden med huvudtillförserl- ledningen 36 för att från sistnämnda mottaga komprimerad luft och vidarebefor- dra den komprimerade luften till en andra hjälpförbränningszinordning 48. Bräns- le såsom olja eller gas insprutas selektivt i hjälpförbränningsantirtiriingen -18 för att mata in heta gaser i rörledningen 40 och därifrån till kammaren 20. när (let är nödvändigt att värma upp den komprimerade luften såsom vid ieiingsättniiiiç.

En ventil 50 är anordnad i shuntledningen 46 för att reglera flödet av kompri- merad luft till hjälpförbränningsanordningen 48.

En förbränningsanordning 52 för igångsättning är medelst en ledning 54 ansluten till huvudledningen 36 för att mottaga komprimerad luft från denna for förbränning av olja eller gasformigt bränsle och alstring av förbršinningsgasefi-_ En ventil 55 är anordnad i ledningen 54 för reglering av flödet genom ledning-mi.

Förbrêinningsgasfernzi transporteras från förbränningsanorclningen för igângsiitt- ning till en turbin 56 medelst en ledning 58 och en ledning 60 för rena förbrän- ningsgaser. Ledningen 60 för rena förbränningsgaser är försedd med en ventil 61. Turbinen 56 är ansluten för att driva kompressorn 38.

En reningsanorclning ingår i kraftverket 10 och denna anordning hestšii- av ett flertal separatorer 62. 64, 66 och 68, som medelst ledningar 70. 72 och 74 är kopplade i serie med varandra för att i följd mottaga förbriinningsgasi-r. avgivna från förbränningsanordningen 12 med virvelbädd genom en utmatniiigs- 8106205-1 ledning 76. Separatorn 62 är genom en ledning 71 förbunden med förbrännings- anordningen 12 med vírvelbädd, så att icke förbrända partiklar av bränslet., son: följer med förbränningsgaserna och urskiljes från dessa medelst separatorn 62, sänds tillbaka till förbränningszonen 18 för förbränning. De rena förhrännings- gaserna utmatas från separatorn 68 genom en utmatningsledning 78 och tslringas att strömma in i ledningen 60 för rena förbränningsgaser för transport till tur- binen 56. Utmatningsledningen 78 är också förbunden med en avluftningsanord- ning bestående av en rörledning 80 som uppvisar en ventil 82 och är förbunden med en våtrenare 84 av tryckvattentyp. Våtrenaren får sin genomluftning genom en rörledning 85. genom vilken en vätskeström regleras av en ventil 56. Separa- torn 68 är av en typ, som fordrar luft och är därför förbunden med förliršin- ningsanordningen 12 med virvelbädd genom en rörledning 88, som vid ena änden är förbunden med utmatningskammaren 24 i förbränningsanordningen 12 med vir- velbädd och vid den andra änden är förbunden med separatorn 68. En del kom- prirnerad luft kan levereras direkt till separatorn 68 genom en shuntledning 90, som är förbunden med huvudledningen 36 och en ledning 88. En ventil 92 är anordnad i ledningen 90 för att reglera genomströmningen i densamma. Kompri- merad luft kan shuntas förbi separatorn 68 och strömma in i rörledningen 60 för rena förbränningsgaser via shuntledningen 94, som har en ventil 96.

Gasturbinen 56 är ansluten för att avge förbränningsgaser till en fri kraftturbin 100 medelst ledningar 102 och 103. En isolationsventil 104 är anord- nad i ledningen 103 för att reglera flöde av avgaser från turbinen 56 till den fria kraftturbinen 100. Ytterligare är en ventilreglerad shuntledning 106 inrät- tad att transportera utloppsgaser från turbinen 56 till den fria kraftturbinens 100 utloppsledning 108. En ledning 110 är inrättad att leda utloppsgaser från utloppsledníngen 108 från den från kraftturbinen 100 till en panna för Överskotts- värxne (ej visad) eller från turbinens 56 utloppsledning 102. En ventil 112 är anordnad i ledningen 110 för att tillåta att utloppsgaser från turbínen 56 shun- tas förbi den fria kraftturbinen 100 och att ledas till pannan för överskottsvärme.

Den fria kraftturbinen 100 är ansluten för att driva en belastning såsom en växelströmsgenerator 114.

Skyddsanordningen enligt föreliggande uppfinning består av en shuntled- ning 116, som är ansluten till huvudledningen 36 och vid sin andra ände till at- mosfären via en ljuddämpare (ej visad). Shuntledningn l16 uppvisar en som över- belastningsskydd tjänande ventil 118, vilken kan öppnas för att till atmosfären utsläppa komprimerad luft vid nödstopp i kraftverket i samband med ett plötsligt belastningsbortfall. Vidare är inrättad en automatisk anordning för att förhindra flöde av gasformígt fluidum i huvudledningen 36 i riktning från fiirbränningsarn- ordningen 12 med virvelbädd till kompressorn 38. Denna automatiska anordning 8106205-1 01 består av åtminstone en backventil 120 som är belägen i huvudledningen 36, ned- ströms från knutpunkten mellan ledningen 116 och huvudledningen 36 och kan även innefatta en andra backventil 122, belägen i huvudledningen 36 mellan led- ningarnas 40 och 41 knutpunkter med huvudledningen 36. Backventilen l22 är avsedd att förhindra gasflöde från förbränningsanordningen 12 med virvelbšidtl in i turbinen 56 via ledningarna 38, 36, 54, 58 och 60 eller ledningarna 38, 36, 90, 94 och 60 i de tillstånd där ventilerna 42, 50 och 55 eller ventilerna 42, 50. 92, 96 och 61 förblir öppna vid ett plötsligt belastningsbortfall eller (lå kraftver- ket stoppas. För att åstadkomma stopp i kraftverket 10 och avstängning eller trycksänkning i förbränningsanordningen 12 med virvelhädcl och reningsanortl- ningen. bestående av separatorerna 64, 66 och 68, öppnas ventilernzi 82 och 80, medan ventilen 61 stänges för att därigenom ventilera lörhríinningszliiortlninfgeii med fluidiserad bädd och ledningsanordningen via ledningarna 88 och 85. lle ut- släppta gaserna renas i skrubbern 84 innan de utsläppes i atmosfären för att undvika varje tillfälle till förorening.

Det framgår ovan att föreliggande uppfinning avser en skyddsanordning för ett gasturbinkraftverk, som innefattar en förbränningsanordning med under tryck stående virvelbädd, vilken skyddsanordning medger att en luftkompressor avluftas under belastníngsbortfall och att förbränningsanordningen med under tryck stående virvelbädd stoppas utan att luftkompressorn överlielastas eller skadas genom att partikelformiga fasta ämnen inströmmar i kompressorn genom dess utloppsöppning.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och på ritningen visade utföringsexempel, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (4)

1. 81062054 b a) b) d) e) f) e) PATENTKRAV Gasturbirikraftverk (10), innefattande en under tryck stående, med en värmeväxlare försedd förbränningsan- ordning (12) med virvelbädd, inrättad att i denna moltzxgzi pulvríetfrat bränsle för förbränning i och för alstring av förbränningsgaser; en luftkompressoranordning (38) med luftinlopps- och luftutloppe- öppningar; en första uppsättning ledningar (36, 40. 41, 46) för att förbinda luftutloppsöppningen till luftkompressoranorrlníngen med lörlirš-innirigs- anordningen med virvelbädd; en expansíonsanordning (56, 100); en andra uppsättning ledningar (60, 70, 72, 74) innefattande separa- tororgan (62, 64, 66, 68) för att avlägsna ingående fasta partiklar från förbränningsgaserna, vilka ledningar är inrättade att leda ftir- bränningsgaser från förbränningsanordningen med fluiclieeracl bädd till expansionsanordningen för att driva densamma. k ä n n e t. e c k - n a t d ä r a v; att nämnda första uppsättning ledningar (36, 40. 41, 46) innefattar tre grenledningar (40, 41, 46) för att leda en del av den komprime- rade luften från luftkompressoranordningen (38 ) till förbränningsanoril- ningen (12) med virvelbädd, för att leda en andra del av den kompri- merade luften till värmeväxlaren (34) och för att leda en tredje del av den komprimerade luften som avges från luftkompressoranordningen till nämnda separatororgan (62, 64, 66, 68) och; att i kraftverket (10) ingår en skyddsanordning, innefattande g-1) ventilorgan i nämnda andra uppsättning leriningar (60, 70. 72, 74) för att reglera flödet av förbränningsgastfr dširigefenoni och att i ett arbetsläge avbryta flödet av förbränningsgaset* till expansionsanordningen (56, 100) och ; g-Z) en första backventil (122) belägen i nämnda första uppešittnírigà ledningar (36, 40, 41, 46) mellan de två av nämnda gr-:fnled- ningar (40, 41), av vilka den ena är inrättat! att leda kompri- merad luft till förbränningsanorclningen (12) med tfírvt-llišitltl och den andra leder komprímerad luft till värmeväxlaren (34) och ; 8106205-1 g-B) en andra backventil (120) belägen i den ftirstzi uppsättningen ledningar mellan luftutloppsöppningen i lullkorn;»ressoranord- ningen (38) och nämnda tre grenletlningar (40, fll. 46),
2. 2. Gasturbinkraftverk enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a l: d r - a v, att expansionsanordningen innefattar en gasturbin (56). anslutmi för att (lríva luftkompressoranordningen (38) och en fri lurhiri (100). snm är un-alult-n för' att mottaga iltltippsgaser från gasturbinen för all (trivas av den senare och ansluten till en belastning för att driva densamma.
3. 25. Gasturbinkrafliverk enligt palientkrav 2, k ii n n e- l e c k n a l d Ei r - a v, att en ventilreglerad shuntledning (90) är zinsluten till nämnda fèírstzl upp- sättning ledningar (36. 40, 41, 46) mellan kompressoranorclningens (38) utloppe- öppning och nämnda tre grenledningar (40, 41, 46) samt nedslrönis nämnda :intim backventil (120) för att shunta komprimerad luft förbi förbränningsaiiiirtlningen (12) med virvelbädd.
4. 4. Gasturbinkraftverk enligt patentkrav l, k n n e t e c k n a l d a r - a v, att en luftutsläppsanordning samverkar med lïSrbz-šinnirigsum-rflxiingen (12) med virvelbädd för att åstadkomma driftstopp i denna.