SE459112B - Saett foer drift av en gasturbinanlaeggning - Google Patents

Description

J 459 112 10 15 20 25 30 35 binens axel kopplade generatorn, medan hetvatten av 70-l20°C temperatur produceras i mellankylaren och avgasvärmeväxlaren. Högtrycksturbinens axel roterar sålunda med konstant varvtal, medan lågtrycksturbinens axel kan rotera fritt.

Den termodynamiska processen vid en sådan gastur- binanläggning kan kortfattat benämnas "mellankyld re- kuperativ avgasturbin" och har 30-40% bättre elverk- ningsgrad än en enkel gasturbin med motsvarande tur- bininloppstemperatur. Genom att mellankylare- och av- gasvärmet utnyttjas för hetvattenproduktion, erhålles hög totalverkningsgrad.

Uppfinningen avser ett sätt för drift av en gas- turbinanläggníng av den ovan angivna typen, och för att har de övriga här angivna kraven skall tillgodoses, sättet enligt uppfinningen erhållit kännetecknen som framgår av patentkravet l.

Uppfinningen avser också en gasturbinanläggning för utövning av sättet enligt uppfinningen.

För närmare förklaring av uppfinningen hänvisas till bifogade ritningar, på vilka FIG l är ett schema över en gasturbinanläggning för utövning av sättet enligt uppfinningen, FIG 2 är ett diagram, som visar gasturbinanlägg- ningens driftomràde, och FIG 3 är ett schema över gasturbinanläggningen, kompletterad med apparatur för vatteninsprutning.

Med hänvisning till FIG l innefattar den där vi- sade turbinanläggningen ett gasturbinaggregat, bestå- ende av en högtrycksturbin lO, som är kopplad till en högtryckskompressor ll och via en växel till en _ elektrisk generator 12 för uttagning av elektrisk nyt- toeffekt från aggregatet, samt en lågtrycksturbín l3, som är kopplad till en lâgtryckskompressor 14. Mellan högtrycksturbinen och lâgtrycksturbinen är anordnad en 10 15 20 25 30 35 459 112 regulator 15 för variabel lágtrycksturbingeometri.

En brännkammare 16 (panna) är med sitt gasutlopp ansluten till högtrycksturbinen för att mata denna och den därmed seriekopplade lågtrycksturbinen med gas.

Lâgtrycksturbínen är ansluten till en skorsten, som är markerad med en pil 17, i serie med en rekuperator 18 och en avgasvärmeväxlare l9. Brännkammaren är med sitt luftinlopp ansluten till högtryckskompressorn för tillförsel av förbränningsluft via rekuperatorn. En - reglerbar bypassförbindelse 20 är anordnad för ledning av en del av avgasflödet förbi rekuperatorn l8.

Högtryckskompressorn är seriekopplad med låg- tryckskompressorn, som tar in luft från omgivningen, såsom är markerat med en pil 2l. En mellankylare 22 är anordnad i förbindelsen mellan làgtryckskompressorn och högtryckskompressorn för värmeväxling mellan luf- ten i kompressorkretsen och en extern krets för värm- ning av hetvatten, och för samma ändamål är avgasvär- meväxlaren 19 anordnad.

Vid sättet enligt uppfinningen regleras i första hand luftflödet, medan temperaturnivån hålles kon- stant, genom att lâgtryckskompressorns rotationshas- _ tighet varieras med hjälp av anordningen 15 för änd- ring av lågtrycksturbinens geometri. Först när denna reglermöjlighet har utnyttjats till fullo, övergår man till att reglera brännkammartemperaturen. Verknings- graden kommer vid detta regleringssätt att vara lika bra som eller bättre än den i fullastpunkten inom näs- tan hela dellastomrádet (lO-100% last). Genom att en del av avgasflödet ledes förbi rekuperatorn l8 genom den reglerbara bypassförbindelsen 20, ökas värmeflödet- till avgasvärmeväxlaren l9. Därvid minskar elproduk- tionen vid konstant bränsletillförsel pá grund av minskad förvärmning av förbränningsluften. Gasturbin- anläggningen kan härigenom operera inom ett stort om- 459 112 10 15 20 25 30 35 râde med varierande el/vârmeförhâllande, såsom är åskâdliggjort i FIG 2. Vid Ökande bypassförhållande minskar elverkningsgraden, medan totalverkningsgraden ökar.

En konventionell gasturbin är känslig för omgiv- ningstemperaturen. Uteffekt och elverkningsgrad mins- kar med ökande omgivningstemperatur genom att den in- sugna luftens massflöde minskar. I den här beskrivna gasturbinanläggningen kan lâgtrycksturbínens varvtal - justeras med hjälp av anordningen l5 för ändring av lågtrycksturbinens geometri, så att luftens massflöde hålles konstant vid varierande omgivningstemperatur.

Mängden kväveoxider (NOX) i avgaserna kan lik- som i konventionella gasturbiner reduceras till lága nivåer genom vatteninsprutning i brännkammaren. Härvid erhålles vanligen en ökad eleffekt och försämrad _ el och totalverkningsgrad. I den här beskrivna gastur- binanläggningen kan emellertid eleffekten och elverk- ningsgraden ökas genom vatteninsprutning med använd- ning av den kompletterande apparatur, som är visad i FIG 3. Vatten för vatteninsprutning förvärmes medelst kompressorluften i värmeväxlare 23 och 24 och/eller medelst avgaserna i en värmeväxlare 25, såsom är visat i FIG 3, för att sedan sprutas in i kompressorluften före rekuperatorn 18 vid 26. Härvid ökar värmeupptag- ningen i rekuperatorn med förbättrad elverkningsgrad som följd. Totalverkningsgraden minskar dock genom att skorstensförlusten ökar.

Claims (3)

15 20 25 PATENTKRAV
1. l. Sätt för drift av en gasturbinanläggning för samtidig produktion av elektricitet och värme, inne- fattande en brännkammare (16), en av gas från bränn- kammaren driven högtrycksturbin (10) och en av avgasen från högtrycksturbinen driven làgtrycksturbin (13), en av làgtrycksturbinen driven làgtryckskompressor (14) och en med denna seriekopplad av högtrycksturbinen driven högtryckskompressor (ll) för tillförsel av luft under tryck till brännkammaren, en av högtrycksturbi- nen driven generator (12) för alstring av elektrici- tet, en rekuperator (18) för värmeväxlíng mellan avga- ser och kompressorluft samt en mellankylare (22) mel- lan låg- och högtryckskompressor och en avgasvärmeväx- lare (l9), båda för värmning av hetvatten, k ä n n e - t e c k n a t av att den önskade eleffekten inregle- ras genom att lågtrycksturbinens geometri ändras för ändring av lâgtrycksturbinens varvtal vid konstant brännkammartemperatur och att önskad värmeeffekt in- regleras genom inställning av ett bypassflöde över re- kuperatorn.
2. 2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att vatten insprutas i kompressorluften före reku- peratorn.
3. 3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att insprutníngsvattnet förvärmes. t