Gasturbine und Verfahren zum Betreiben derselben
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gasturbine sowie eine Gasturbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 5.
Gasturbinen der oben genannten Art stellen thermische Strömungs-Kraftmaschinen dar, bei denen die thermische Energie von erhitztem Arbeitsgas in mechanische Energie, sogenannte Wellenleistung, umgewandelt wird. Im Normalfall komprimiert ein Verdichter mit ggf. mehreren Verdichterstufen atmosphärische Luft als Arbeitsgas und fördert dieses in eine oder mehrere Brennkammern, wo Brennstoff eingesprüht und entzündet wird. Das energiereiche, abströmende Arbeitsgas wird anschließend in einer (Nutz-)Turbine zumindest soweit entspannt, daß die aufzubringende Verdichterleistung er- zeugt und so der Verdichter angetrieben wird. Die verbleibende Energie des
Arbeitsgases bzw. die Enthalpiedifferenz kann durch die genannte Turbine oder bei mehrwelliger Ausbildung durch weitere Turbinen bzw. Turbinenstufen in die genannte Wellenleistung umgewandelt werden. Beispiele derartiger Gasturbinen zeigen die Prospekte "Mit Energie aus Gasturbinen in die Zukunft", Auflage 03.97 D, und "Gasturbinen für mechanische Antriebe", Auflage 03.96 D, der Anmelderin.
Die Gasturbinen arbeiten mit einem offenen Kreislauf des Arbeitsgases. Dies ist als Abgrenzung gegenüber einem geschlossenen Kreislauf, bei dem das Arbeitsgas rezirkuliert wird, zu verstehen. Dementsprechend kann als offener
Kreislauf jeder das Arbeitsgas nicht rezirkulierende Kreislauf, also auch eine Zu- und Abführung des Arbeitsgases in Leitungen, verstanden werden.
Das thermodynamische Arbeitsverfahren einer herkömmlichen Gasturbine besteht aus Verdichtung, Wärmezufuhr und Entspannung. Dieser Ablauf wird auch als Joule-Prozeß bezeichnet und ist beispielsweise in "Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik", Verlag Moderne Industrie, 1981, unter dem Stichwort "Turbine (Gasturbine)" näher erläutert. Der Wirkungsgrad ist dabei um so besser, je höher die Temperatur des in die Turbine eintretenden erhitzten Arbeitsgases und je niedriger die Temperatur des üblicherweise ins
Freie ausströmenden entspannten Arbeitsgases ist. Des weiteren hängt der Wirkungsgrad einer Gasturbine von dem Druckverhältnis zwischen Anströmseite und Abströmseite der Turbine ab. Ein hohes Druckverhältnis ermöglicht im allgemeinen einen hohen Wirkungsgrad.
Aus der DE - A - 11 49 573 und der US - A - 4,414,805 sind Gasturbinenanordnungen bekannt, bei denen ein hohes Druckverhältnis zwischen Anströmseite und Abströmseite der Turbine dadurch erhalten wird, daß das Arbeitsgas auf der Abströmseite der Turbine auf Unterdruck entspannt wird. Hierzu ist der Turbine ein von einer weiteren Antriebsmaschine angetriebener
Verdichter nachgeordnet.
Die Fremdenergie zur Erhitzung des Arbeitsgases wird häufig durch Verbrennen von gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen bereitgestellt. Höhere Verbrennungstemperaturen, also höhere Erhitzungstemperaturen des Arbeitsgases - üblicherweise die Verbrennungsluft -, sind zwar einem hohen Wirkungsgrad zuträglich, jedoch ist die Arbeitsgastemperatur durch die Eigenschaften der verwendeten Materialien begrenzt, normalerweise auf ungefähr 1100°C.
Um möglichst hohe Arbeitsgastemperaturen realisieren zu können, ist bei Gasturbinen bereits eine Kühlung von Turbinenschaufeln vorgeschlagen worden. Dies kann bei hohler Ausbildung der Turbinenschaufeln dadurch erreicht werden, daß Luft durch die Turbinenschaufeln geleitet wird. In der Praxis ist es erforderlich, die Luft beträchtlich zu komprimieren, um zur Erreichung einer ausreichenden Kühlung den erforderlichen Luftstrom zu erzeugen.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist es weiter bekannt, das aus der Turbine austretende, entspannte Arbeitsgas mit einer Temperatur von beispielsweise 500 bis 600°C zur Vorwärmung des beim Verdichten auf beispielsweise 300°C erwärmten Arbeitsgases zu verwenden. Hierzu wird ein Wärmetauscher zwischen den Verdichter und ein sich anschließendes Verbrennungssystem zur Erhitzung des Arbeitsgases geschaltet. Aufgrund der verhältnismä- ßig geringen Temperaturdifferenz von nur 200 bis 300°C zwischen dem aus der Turbine austretenden, entspannten Arbeitsgas und dem vom Verdichten
erwärmten, noch zu erhitzenden Arbeitsgas hat das den Wärmetauscher verlassende entspannte Arbeitsgas noch eine verhältnismäßig hohe Temperatur und damit noch eine beträchtliche thermische Energie, die nicht genutzt wird.
Mit Gasturbinen der vorgenannten Art sind ohne Entspannung des Arbeitsgases auf Unterdruck bisher Wirkungsgrade von höchstens 40 % (Wellenleistung zu eingesetzter Brennstoffenergie pro Zeiteinheit) erreichbar.
Gasturbinen können auch zum Antrieb von Verdichtern eingesetzt werden, um beispielsweise einen ausreichenden Druck in langen Gaspipelines aufrechtzuerhalten. Die bei den Gasturbinen anfallende Wärmeenergie des aus der Turbine austretenden, entspannten Arbeitsgases wird bei diesen Verdichtungsprozessen nicht genutzt. Dementsprechend ist der Wirkungsgrad dieser Verdichter, gemessen an der insgesamt eingesamt eingesetzten Energie, ver- hältnismäßig gering.
Die den Ausgangspunkt bildende JP - A - 59- 120721 offenbart eine Gasturbinenanlage, bei der die Abgase eines Industrieofens einer Turbine bei etwa Atmosphärendruck zugeführt werden. Die Abgase werden in der Tur- bine auf einen Unterdruck entspannt und anschließend durch einen Wärmetauscher sowie einen nachgeordneten Kompressor geleitet, der die Abgase wieder auf Atmosphärendruck komprimiert und ins Freie entweichen läßt. Die Turbine treibt den Kompressor sowie ein Gebläse an, das Umgebungsluft dem Industrieofen zuführt, wobei die Umgebungsluft in dem Wärmetauscher von den auf Unterdruck entspannten Abgasen vorgewärmt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Gasturbine und eine Gasturbine anzugeben, die die Realisierung eines gegenüber dem Stand der Technik erhöhten Wirkungsgrades er- möglichen.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Gasturbine gemäß Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, anstelle den Eingangsdruck des Arbeitsgases zu erhöhen, eine Druckabsenkung auf der Abströmseite der Turbine zu erzeugen. Dies ermöglicht es, die Verdichtung und die damit einhergehende Temperaturerhöhung des Arbeitsgases vor dem Erhitzen und der sich anschließenden Einleitung in die Turbine zumindest zu reduzieren oder ganz entfallen zu lassen. Hierdurch wird die Temperaturdifferenz zwischen dem aus der Turbine austretenden, auf Unterdruck entspannten Arbeitsgas und dem vor der Erhitzung vorzuwärmenden Arbeitsgas vergrößert. Die erhöhte Temperaturdifferenz ermöglicht eine bessere Rückkopp- lung von thermischer Energie beim Wärmeaustausch und damit einen wesentlich höheren Wirkungsgrad der Gasturbine.
Eine sehr wirksame Wärmerückkopplung wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß der Wärmetauscher als Gegenstromwärmetauscher, insbesondere in Form eines Rekuperators, ausgebildet ist.
Eine grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung liegt darin, aus dem auf Unterdruck entspannten Arbeitsgas vor dem Verdichten Wasser abzuscheiden. Da ein wesentlicher Anteil des Arbeitsgases, gerade bei der Verbrennung von Brennstoff in Umgebungsluft, aus Wasser besteht, lassen sich so der Volumen- und Massenstrom des noch zu verdichtenden Arbeitsgases und damit die hierfür benötigte Leistung ganz wesentlich reduzieren. Das Komprimieren des abgeschiedenen Wassers auf Umgebungsdruck oder einen darüberlie- genden Druck ist vergleichsweise wenig energieaufwendig und wird durch die Verringerung der erforderlichen Verdichterleistung überkompensiert, so daß insgesamt eine Optimierung des Wirkungsgrades ermöglicht wird.
Eine weitere Optimierung des Wirkungsgrades wird dadurch ermöglicht, daß abgeschiedenes Wasser zumindest teilweise wieder in das Arbeitsgas vor dem Entspannen in der Turbine eingeleitet, insbesondere eingedüst, wird. Auf diese Weise wird der Massenstrom des Arbeitsgases durch die Turbine erhöht, so daß bei gleicher Arbeitsgastemperatur mehr Wärmeenergie der Turbine zugeführt wird. Auf diese Weise läßt sich der Wirkungsgrad weiter optimieren.
Alternativ oder zusätzlich kann abgeschiedenes Wasser in den vorzugsweise als Rekuperator ausgebildeten Wärmetauscher zur Manipulation der Wärmekapazität der wärmeaustauschenden Gase eingedüst werden, wodurch eine Optimierung des Wärmeaustauschs zwischen dem noch zu erhitzenden Ar- beitsgas und dem auf Unterdruck entspannten Arbeitsgas ermöglicht wird.
Bei einer Eindüsung von Wasser in die Brennkammer läßt sich der Schadstoffanteil, insbesondere der NOx- Anteil, im Abgas verringern.
Zusätzlich oder alternativ kann der Wirkungsgrad durch Erhöhung der Temperatur des der Turbine zuführbaren Arbeitsgases erhöht werden. Dies wird durch eine Kühlung von Schaufeln der Turbine, zumindest eingangsseitig angeordneter Schaufeln, ermöglicht. Diese Schaufelkühlung kann durch abgeschiedenes Wasser, das mit entsprechenden Kanälen versehenen Schaufeln zugeführt wird, realisiert werden.
Darüber hinaus ist es zusätzlich oder unabhängig von dem Abscheiden von Wasser aus dem auf Unterdruck entspannten Arbeitsgas aufgrund des in der Turbine zur Abströmseite hin zunehmend herrschenden Unterdrucks möglich, eine Schaufelkühlung durch Ansaugen von Umgebungsluft durch hohl ausgebildete bzw. mit entsprechenden Kanälen versehene Schaufeln in die Turbine zu realisieren.
Wenn die Gasturbine mit Umgebungsluft als Arbeitsgas betrieben wird, ge- nügt es, daß das auf Unterdruck entspannte Arbeitsgas nach dem Abscheiden von Wasser wieder auf Umgebungsdruck oder den Eingangsdruck verdichtet wird. In diesem Fall arbeitet der Verdichter als Saugpumpe auf der Ausströmseite, um den Unterdruck auf der Abströmseite der Turbine aufrechtzuerhalten. Eine Verdichtung des vorzuwärmenden Arbeitsgases bzw. der an- gesaugten Umgebungsluft kann vollständig entfallen oder zumindest reduziert werden.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante wird Umgebungsluft als Arbeitsgas verwendet und zum Erhitzen ein Brennstoff, insbesondere Erdgas oder Erdöl, im Arbeitsgas verbrannt. So kann bei minimalem konstruktivem
Aufwand eine effiziente Erhitzung des Arbeitsgases erreicht werden.
Das Erreichen eines hohen Wirkungsgrades wird weiter dadurch unterstützt, daß das auf Unterdruck entspannte Arbeitsgas nach dem Wärmeaustausch, bei dem es beispielsweise von 700°C auf 75°C rückgekühlt wird, noch vor dem Verdichten, insbesondere beim oder zum Abscheiden von Wasser, weiter abgekühlt wird, um die erforderliche Verdichterleistung und so die von der Turbine aufzubringende Leistung unter Berücksichtigung der für die weitere Abkühlung erforderlichen Leistung zu minimieren.
Unterdruck im Sinne der vorliegenden Erfindung kann generell auch ein über dem Umgebungs- oder Atmosphärendruck liegender Druck sein, sofern er unter dem Eingangsdruck des Arbeitsgases in den offenen Kreislauf bzw. in die Gasturbine liegt.
Ein sehr guter Wirkungsgrad läßt sich dadurch erreichen, daß ein Unterdruck von weniger als 50 kPa, vorzugsweise von im wesentlichen 30 kPa, erzeugbar ist und daß dem Wärmetauscher das vorzuwärmende Arbeitsgas, vorzugsweise Umgebungsluft, im wesentlichen bei Umgebungstemperatur, insbesondere ohne vorherige Verdichtung, zuführbar ist.
Berechnungen haben gezeigt, daß bei einer Entspannung des Arbeitsgases in der Turbine auf weniger als 50 kPa, vorzugsweise auf im wesentlichen 30 kPa, bei verhältnismäßig geringem apparativen Aufwand und bei Verwendung von Umgebungsluft als Arbeitsgas, das im wesentlichen bei Umge- bungsdruck ausgehend von der Umgebungstemperatur vorgewärmt und anschließend erhitzt wird, ein Wirkungsgrad von 50 % und mehr erreichbar ist.
Zur Verringerung der insgesamt erforderlichen Leistung zum Verdichten des auf Unterdruck entspannten Arbeitsgases auf Atmosphärendruck, also beim Aufrechterhalten des Unterdrucks auf der Abströmseite der Turbine, sind vorzugsweise ein Zwischenkühler und ein Wasserabscheider zwischen dem Wärmetauscher und dem Verdichter zur Kühlung bzw. Wasserabscheidung vor dem Verdichten des unter Unterdruck stehenden Arbeitsgases angeordnet.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer vorschlagsgemäßen Gastur- bine und
Fig. 2 eine stark vereinfachte Vergrößerung einer Turbine mit Schaufelkühlung durch Umgebungsluft.
Die in Fig. 1 dargestellte, vorschlagsgemäße Gasturbine 1 umfaßt korrespondierend zu bekannten Gasturbinen einen Verdichter 2, ein Verbrennungssystem 3 zur Erhitzung eines Arbeitsgases, eine mit dem erhitzten Arbeitsgas antreibbare (Nutz-)Turbine 4 sowie einen Wärmetauscher 5, der einer Vorwärmung des von dem Verbrennungssystem 3 zu erhitzenden Arbeitsgases mit Hilfe des aus der Turbine 4 abströmenden, noch verhältnismäßig heißen Arbeitsgases dient. Der Verdichter 2 ist beispielsweise als Schaufelradverdichter ausgebildet und von der Turbine 4 über eine gemeinsame Welle 6 antreibbar.
Bei der vorschlagsgemäßen Gasturbine 1 wird das durch angesaugte Umgebungsluft gebildete Arbeitsgas vor der Vorwärmung im Wärmetauscher 5 nicht oder allenfalls nur verhältnismäßig gering, beispielsweise auf 200 kPa, verdichtet. Dementsprechend kann das Arbeitsgas mit einer zumindest im wesentlichen der Umgebungstemperatur entsprechenden Temperatur und vorzugsweise bei etwa Umgebungsdruck über einen Einlaß 7 in den Wärmetauscher 5 eintreten. Im Wärmetauscher 5 wird das Arbeitsgas vorgewärmt und über eine Leitung 8 dem sich anschließenden Verbrennungssystem 3 zu¬
Das beispielsweise gasförmige oder flüssige Brennstoffe verfeuernde Verbrennungssystem 3 erhitzt dann das Arbeitsgas auf beispielsweise etwa 1100°C. Hierbei wird der Druck des Arbeitsgases im wesentlichen nicht erhöht. Er entspricht also immer noch ungefähr dem Umgebungsdruck bzw. dem Eingangsdruck des Arbeitsgases in den offenen Kreislauf am Einlaß 7.
Anschließend wird das erhitzte Arbeitsgas über eine Leitung 9 der Turbine 4 zugeführt. In der Turbine 4 wird die thermische Energie des Arbeitsgases teilweise in mechanische Energie umgesetzt, die über die Welle 6 einerseits auf den Verdichter 2 übertragen und andererseits als sogenannte Wellenlei- stung zur Verfügung gestellt wird. In der Turbine 4 wird das erhitzte Arbeitsgas auf einen an der Abströmseite der Turbine 4 anstehenden Unterdruck von vorzugsweise weniger als 50 kPa und insbesondere von 30 kPa oder weniger entspannt, wobei sich das aus der Turbine 4 austretende bzw. über eine Leitung 10 zum Wärmetauscher 5 abströmende Arbeitsgas in der Tur- bine 4 beispielsweise auf etwa 700°C abgekühlt hat. Der für einen maximalen Wirkungsgrad optimale Unterdruck ist von der technologisch erreichbaren bzw. verwirklichten Turbineneintrittstemperatur abhängig.
Das auf Unterdruck entspannte Arbeitsgas gibt im Wärmetauscher 5 Wärme- energie an das noch im Verbrennungssystem 3 zu erhitzende Arbeitsgas ab. Ein effektiver Wärmeaustausch wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß der Wärmetauscher 5 als ein im Gegenstrom arbeitender Rekuperator ausgebildet ist. Aufgrund der hohen Temperaturdifferenz von ungefähr 700°C zwischen dem auf Unterdruck entspannten Arbeitsgas und dem vorzuwärmenden und anschließend noch zu erhitzenden Arbeitsgas ist verhältnismäßig viel Wärmeenergie übertragbar. So wird das auf Unterdruck entspannte Arbeitsgas vom Wärmetauscher 5 beispielsweise bis auf ca. 75°C abgekühlt und anschließend über Leitungen 11 und 12 an den von der Turbine 4 angetriebenen Verdichter 2 weitergeleitet.
Der Verdichter 2 verdichtet das auf Unterdruck entspannte Arbeitsgas dann wieder auf Umgebungsdruck und läßt es über einen Auslaß 13 ins Freie entweichen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Gasturbine 1 also einen offenen Kreislauf für das Arbeitsgas auf.
Der Verdichter 2 dient hier nicht einer Erhöhung des Druckes des Arbeitsgases über den Umgebungsdruck hinaus, sondern einer Aufrechterhaltung des Unterdrucks auf der Abströmseite der Turbine 4. Der Verdichter 2 arbeitet sozusagen als Unterdruckpumpe, die am Ende des Strömungsweges des Ar- beitsgases angeordnet ist.
Berechnungen haben gezeigt, daß mit der Gasturbine 1 gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Wirkungsgrad von 50 % oder mehr (abgegebene mechanische Energie bzw. Wellenleistung zu eingesetzter Brennstoffenergie) erreichbar ist.
Zur Verminderung der erforderlichen Verdichterleistung ist vorzugsweise in dem Strömungsweg des auf Unterdruck entspannten Arbeitsgases zwischen dem Wärmetauscher 5 und dem Verdichter 2 ein Zwischenkühler 14 angeordnet, der einer weiteren Absenkung der Temperatur des vom Wärmetau- scher 5 vorgekühlten, auf Unterdruck entspannten Arbeitsgases vor dem Verdichten dient.
Jedenfalls ist ein Wasserabscheider 15 zwischen die Leitungen 1 1 und 12, also vor den Verdichter 2, geschaltet, um in dem auf Unterdruck entspannten Arbeitsgas vorhandenes Wasser vor dem Verdichten des Arbeitsgases abzuscheiden. Hierdurch wird die erforderliche Verdichterleistung wesentlich verringert.
Bei vorgesehenem Zwischenkühler 14 können der Zwischenkühler 14 und der Wasserabscheider 15 gegebenenfalls auch als eine Baueinheit ausgeführt sein, so daß der Taupunkt des auf Unterdruck entspannten Arbeitsgases im Zwischenkühler 14 unterschritten und das dabei auskondensierte Wasser unmittelbar abgeführt wird.
An den Wasserabscheider 15 ist eine Pumpe 16 angeschlossen, die das abgeschiedene Wasser zumindest wieder auf Umgebungsdruck bringt, so daß das abgeschiedene Wasser beispielsweise über einen Auslaß 17 an die Umgebung abgegeben werden kann. Vorzugsweise wird das abgeschiedene Wasser jedoch zum Teil wieder dem Arbeitsgas vor dem Durchströmen der Turbine 4 zugeführt. Wie durch Leitung 18 angedeutet, wird abgeschiedenes Wasser beispielsweise in das Verbrennungssystem 3 bzw. in eine Brennkammer desselben eingeleitet, insbesondere eingedüst. So können einerseits der NOx- Anteil der Verbrennungsluft verringert und andererseits der Massenstrom des durch die Turbine 4 strömenden Arbeitsgases erhöht werden. Durch die Er- höhung des Massenstroms läßt sich der Wirkungsgrad der Gasturbine 1 weiter erhöhen. Demgegenüber ist die erforderliche Leistung der Pumpe 16, um
abgeschiedenes Wasser wieder auf Umgebungsdruck oder einen darüberlie- genden Druck zu bringen bzw. zu komprimieren vernachlässigbar gering.
Alternativ oder zusätzlich kann abgeschiedenes Wasser auch in das Arbeits- gas vor oder nach Durchströmen des Verbrennungssystems 3 eingeleitet, beispielsweise im Bereich der Leitung 8 oder 9 eingedüst werden. Des weiteren kann zusätzlich oder alternativ abgeschiedenes Wasser in den Strömungsweg des Arbeitsgases durch den Wärmetauscher 5 vom Einlaß 7 zur Leitung 8 eingeleitet, insbesondere eingedüst, werden. Hierdurch kann einerseits wiederum eine Erhöhung des Massenstroms des der Turbine 4 zugeführten Arbeitsgases herbeigeführt und andererseits eine Optimierung der Wärmekapazität bzw. der Temperaturabhängigkeit der Wärmekapazität des den Wärmetauscher 5 durchströmenden, anschließend noch zu erhitzenden Arbeitsgases zur Maximierung des im Wärmetauscher 5 stattfindenden Wärmeaus- tauschs erreicht werden.
Außerdem kann vom Wasserabscheider 15 abgeschiedenes Wasser zur Kühlung von Schaufeln der Turbine 4 eingesetzt werden, so daß die zulässige Turbineneintrittstemperatur, d. h. die Temperatur des in die Turbine 4 eintre- tenden Arbeitsgases, erhöht werden kann, wodurch ebenfalls eine Verbesserung des Wirkungsgrades erreichbar ist.
Insbesondere ist jedoch eine Schaufelkühlung nicht durch abgeschiedenes Wasser, sondern durch Umgebungsluft vorgesehen. Die stark vereinfachte auschnittsweise Vergrößerung der Turbine 4 gemäß Fig. 2 verdeutlicht eine derartige Schaufelkühlung.
Die Turbine 4 weist im Darstellungsbeispiel mehrere hintereinander angeordnete Reihen von nicht rotierenden Leitschaufeln 19 und mehrere hinterein- ander liegende, teilweise zwischen diesen liegende Reihen von von der drehbaren Welle 6 getragenen Laufschaufeln 20 auf.
Bei dem vereinfachten Darstellungsbeispiel gemäß Fig. 2 tritt erhitztes Arbeitsgas gemäß Pfeilen 21 in die Turbine 4 ein und gemäß Pfeilen 22 aus die- ser aus. Beim Darstellungsbeispiel sind die Leitschaufeln 19 und Laufschaufeln 20 der beiden der Eintrittsseite nächstliegenden Reihen und die Welle 6
zumindest im Bereich dieser Laufschaufeln 20 hohl ausgebildet, so daß Umgebungsluft einerseits gemäß Pfeilen 23 in die hohlen Leitschaufeln 19 und andererseits gemäß Pfeilen 24 in die hohlen Leitschaufeln 20 einströmen und jeweils durch insbesondere abströmsei tig angeordnete Austrittsöffnungen in das Turbineninnere, also in das Arbeitsgas gemäß Pfeilen 25 ausströmen kann. Je nach Lage der Ausströmöffnungen und in Abhängigkeit von den Druck- und Strömungs Verhältnissen in der Turbine 4 wird Umgebungsluft in die Turbine 4 gesaugt, ohne daß ein Kompressor, wie sonst üblich, eingesetzt werden muß. Dementsprechend kann die durch einen Kompressor ansonsten verursachte Temperaturerhöhung vermieden und die Kühlleistung optimiert werden. Des weiteren ist hier der apparative Aufwand geringer.
Aus der voranstehenden Erläuterung ergibt sich, daß die optionale Schaufelkühlung durch Ansaugen von Luft insbesondere durch die Entspannung des Arbeitsgases in der Turbine 4 auf Unterdruck ermöglicht wird. Zudem kann diese Schaufelkühlung unabhängig von der Abscheidung von Wasser aus dem auf Unterdruck entspannten Arbeitsgas, also auch wenn kein Wasserabscheider 15 vorgesehen ist, realisiert werden, um durch Erhöhung der Turbineneintrittstemperatur eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Gasturbinen- anläge bzw. Gasturbine 1 zu ermöglichen.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Einlaß 7 des Wärmetauschers 5 für das vorzuwärmende Arbeitsgas kein Verdichter für das Arbeitsgas vorgeschaltet. In alternativer Ausführung ist es jedoch auch möglich, eine Ein- richtung zur Zuführung von Arbeitsgas dem Einlaß 7 vorzuschalten, die beispielsweise von der Turbine 4 angetrieben wird und bei allenfalls verhältnismäßig geringer Erhöhung der Temperatur des Arbeitsgases dessen Einlaßdruck erhöht.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gasturbine 1 einwellig ausgebildet. Je nach Bedarf kann die Gasturbine 1 selbstverständlich auch mehrwellig, insbesondere zweiwellig, ausgebildet sein.
Die mehrwellige Ausbildung des Gasturbine 1 ist besonders für die Verwen- düng der Gasturbine 1 als mechanischer Antrieb, beispielsweise zum Antrieb eines Verdichters für Pipeline- Verdichter-Stationen, geeignet.