WO2003038253A1 - Sequentiell befeuerte gasturbogruppe - Google Patents

Sequentiell befeuerte gasturbogruppe Download PDF

Info

Publication number
WO2003038253A1
WO2003038253A1 PCT/IB2002/004457 IB0204457W WO03038253A1 WO 2003038253 A1 WO2003038253 A1 WO 2003038253A1 IB 0204457 W IB0204457 W IB 0204457W WO 03038253 A1 WO03038253 A1 WO 03038253A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion chamber
original
gas turbine
compressor
turbine group
Prior art date
Application number
PCT/IB2002/004457
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Philipp Brunner
Peter Graf
Hartmut Hähnle
Manfred Knorr
Robert Marmilic
Peter Paul MÜLLER
Peter Rufli
Andrew Skulicz
Stefan Tschirren
Helmar Wunderle
Original Assignee
Alstom Technology Ltd
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 Alstom Technology Ltd filed Critical Alstom Technology Ltd
Publication of WO2003038253A1 publication Critical patent/WO2003038253A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/003—Gas-turbine plants with heaters between turbine stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/61—Assembly methods using limited numbers of standard modules which can be adapted by machining

Definitions

  • the present invention relates to a conversion of a sequentially fired gas turbine group according to the respective preamble of claims 1 and 12.
  • a gas turbine group which essentially consists of a compressor unit consisting of at least one compressor, a first combustion chamber acting downstream of the compressor unit, and a downstream of the first Combustion chamber acting first turbine, consists of a second combustion chamber acting downstream of the first turbine, consisting of a second turbine acting downstream of the second combustion chamber.
  • the first and the second combustion chamber have an annular configuration, the second combustion chamber being operated as a self-igniting combustion chamber, and swirl-generating elements being arranged in this combustion chamber in such a way that the hot gases are swirled there.
  • this gas turbine group is characterized in that the expansion of the hot gases in the first turbine is minimized in such a way that these partially relaxed hot gases flow into the downstream second combustion chamber, which acts upstream of the second turbine, at a temperature above the auto-ignition temperature of a main fuel.
  • the advantages of this gas turbine have meanwhile become notorious among experts and they range from minimizing the Substance emissions, especially with regard to the NOx emissions, up to a higher specific performance in a cross-comparison with a top efficiency of the plant. It has also been shown that this gas turbine group is particularly predestined to act upstream of a steam circuit or a combination circuit. In summary, it can be said that this gas turbine group has all the requisites and prerequisites to set important technological accents at the top of this technology.
  • the invention intends to intervene in this.
  • the invention is based on the object of bringing in proposals for a gas turbine group of the type mentioned at the outset, which can be summarized in such a way that, on the one hand, the significant advantages resulting from the original gas turbine group can be safely accepted, this in the sense of a targeted and intelligent conversion of the original gas turbine group, in such a way that the operation can then be maintained with a reasonable amount of technical effort. It is clear that this new gas turbine group, which, as I said, comes about through a targeted and intelligent conversion of the original one, will be able to cover other unused market segments. Instead of conversion, the final purpose of the invention can also be understood as conversion or transfer.
  • the teaching proposed here for technical action according to the invention enables the advantageous creation of a new protective object.
  • this is basically achieved by the fact that the gas turbine group now only has a reduced compressor, with the original HP combustion chamber (high-pressure combustion chamber), with the original LP combustion chamber (low-pressure brake chamber) and with the original LP turbine (low pressure) -Turbine) is operated.
  • the compressor is reduced in that at least some of the high-pressure stages at the end in the direction of flow are deactivated without replacement, and accordingly the compressor is operated at a lower compressor level.
  • the original HP turbine (high-pressure turbine) will consequently be canceled without replacement, with a transition channel being arranged in its place as a connecting piece between the original HP combustion chamber and the original LP combustion chamber.
  • the compressor is operated with a reduced compression, but a new combustion chamber is then provided, and the original LP turbine is adopted at the same time.
  • the compressor is reduced so that at least some of the high-pressure stages arranged at the end in the direction of flow are removed or replaced without replacement. will be annulled.
  • the original high-pressure turbine and the downstream original low-pressure combustion chamber are canceled without replacement, in such a way that this new combustion chamber is arranged between the reduced compressor part and the original low-pressure turbine, which acts on the original low-pressure turbine in a flow-optimized manner and also optimally flows with the compressed air from the reduced compressor is charged. Since the If the new combustion chamber has to be adapted in terms of performance due to the elimination of the original LP combustion chamber, the result is that the housing must be adapted accordingly.
  • the single figure shows half of the conversions proposed according to the invention.
  • the supply of a gaseous fuel for operating the gas turbine group is provided via a pipeline, the potential from the pressure and / or temperature difference between the primary network and the consumer network can be recuperated for the needs of the gas turbine group, or in general the circuit.
  • the present gas turbine group can easily be expanded to a so-called combination system with a downstream steam circuit with steam turbine, which cannot be seen.
  • the gas turbine group according to a first possible conversion option according to the lower half of the figure consists of a compressor 2, a first high-pressure combustion chamber 3 connected downstream of the compressor, and a transition channel now provided instead of the original high-pressure turbine (see EP-0 620 362 B1) 4, an LP combustion chamber 5 connected downstream of this transition channel 4 and an LP turbine 6 connected downstream of this LP combustion chamber 5.
  • the flow machines 2 and 6 mentioned have a uniform rotor shaft 1.
  • This rotor shaft 1 itself is mounted on two bearings 9, 15, which are arranged on the head side of the compressor 2 and downstream of the LP turbine 6.
  • the bearings 9, 15 are based on anchors 17, 18 integrated in the foundation 19.
  • the compressor 2 used here has been modified so that blade stages in the high-pressure part have been removed in such a way that the compression is now up to half and more of the original is lowered or can be. Intercooling in the compressor or generally cooling in the compressor by wet compression can be provided on a case by case basis.
  • the sucked-in air 7 flows into a plenum 12 which adjoins the compressor outlet and at the same time encloses the high-pressure combustion chamber 3.
  • This combustion chamber 3 is a coherent ring combustion chamber formed.
  • the compressed air can be supplied to the HD combustion chamber 3 from an air storage system, not shown.
  • the annular combustion chamber 3 has a number of burners 11 on the head side, distributed over the circumference, which ensure hot gas generation.
  • Diffusion burners per se can be used here.
  • diffusion combustion is dispensed with and instead an arrangement of premix burners according to EP-PS-0 321 809 is provided, the subject matter of the invention from the latter document forms an integral part of this description.
  • the fuel supply to the individual premix burners is ensured using a ring line 20.
  • the arrangement of the premix burners in the circumferential direction of the annular combustion chamber 3 is concerned, such a one can deviate from the usual configuration of the same burners if necessary, and premix burners of different sizes can be used instead.
  • a small premix burner of the same configuration is arranged between two large premix burners.
  • the large premix burners which perform the function of main burners, are related to the small premix burners, which are the pilot burners of this combustion chamber, with respect to the burner air flowing through them, i.e. the compressed air from the compressor 2, in a size ratio that is determined on a case-by-case basis.
  • the pilot burners work as independent premix burners in the entire load range of the combustion chamber, whereby the air ratio remains almost constant.
  • the main burner is switched on or off according to certain system-specific specifications or Criteria.
  • the further calc ⁇ ic treatment of the hot gases takes place, the type of operation and the subsequent exposure to the original LP turbine 6, which relates to the thermodynamic parameters in relation to a downstream steam circuit as described in EP-0 630 362.
  • the transition duct 4 then offers an optimal transmission of the flow of hot gases from the original HP combustion chamber (ring combustion chamber) 3 into the original LP combustion chamber 5, this transition duct 4 also being designed as a mixer, in which, for thermodynamic reasons, part of the compressor air , bypassing the annular combustion chamber 3, is initiated.
  • the cooling of the thermally loaded component of the gas turbine group takes place according to proven criteria, with the converted gas turbine group offering a further advantage in this regard, namely that the previously compressed cooling air is no longer required.
  • the converted gas turbine group has also proven to be operationally compatible with one of the original steam and / or combination circuits.
  • the gas turbine group now only consists of a pressure-reduced compressor 2, a new combustion chamber 21 and the original LP turbine 6, the compressor 2 being reduced, analogously above, in such a way that at least a part of the ends in the flow direction High pressure levels is canceled without replacement.
  • the original HP turbine and the downstream original LP combustion chamber are canceled without replacement, in such a way that the new combustion chamber 21 is arranged between the reduced compressor part and the original LP turbine in the newly designed plenum 22, which acts on the original LP turbine 6 in a flow-optimized manner and is also optimally charged with the compressed air from the reduced compressor 2.
  • the housing 23 must be designed as a function of the size of the new combustion chamber 21, which preferably provides or can at least provide the power that was offered in connection with the previous sequential combustion, which consequently affects the number and size of the premix burners 24 used. Seen in this way, it can be assumed that this converted gas turbine group is also operationally compatible with one of the original steam and / or combination circuits.

Abstract

Bei einem Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe, welche im wesentlichen bestehend aus mindestens einem Verdichter, einer HD-Brennkammer, einer HD-Turbine, einer ND-Brennkammer, einer ND-Turbine besteht, wobei die rotierenden Teile von Kompressor, HD-Turbine und ND-Turbine auf einem gemeinsamen Rotor angeordnet sind, werden jene mit dieser Gasturbogruppe aus eläuterten Ueberlegungen vorteilhaft vereinfacht. Die umgebaute Gasturbogruppe setzt sich nun aus einem reduzierten Verdichter (2), aus der ursprünglichen HD-Brennkammer (3), aus der ursprünglichen ND-Brennkammer (5) und aus der ursprünglichen ND-Turbine (6) zusammen, wobei die Reduktion des Verdichters dahingehend geschieht, dass eine Anzahl der ursprünglichen in Strömungsrichtung endseitigen Hochdruckstufen ersatzlos aufgehoben oder ausser Kraft gesetzt werden, dass die ursprüngliche HD-Turbine ihrer Funktion nach ersatzlos aufgehoben werden. Die HD-Turbine ist ein Uebergangskanal (4) zwischen der HD-Brennkammer (3) und der ND-Brennkammer (5) die Heissgase aus der HD-Brennkammer (3) strömen über diesen Übergangskanal (4) direkt in die ND-Brennkammer (5) ein.

Description

Sequentiell befeuerte Gasturbogruppe
Technisches Gebiet
Die vorliegende Er indung betrifft einen Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe gemäss dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 1 und 12.
Stand der Technik
Aus EP-0 620 362 B1 , welche Druckschrift einen integrierenden Bestandteil dieser Beschreibung bildet, ist eine Gasturbogruppe bekannt geworden, welche im wesentlichen bestehend aus einer aus mindestens einem Verdichter bestehenden Verdichtereinheit, aus einer stromab der Verdichtereinheit wirkenden ersten Brennkammer, aus einer stromab der ersten Brennkammer wirkenden ersten Turbine, aus einer stromab der ersten Turbine wirkenden zweiten Brennkammer, aus einer stromab der zweiten Brennkammer wirkenden zweiten Turbine besteht. Die erste und die zweite Brennkammer weisen dabei eine ringförmige Konfiguration auf, wobei die zweite Brennkammer als selbstzündende Brennkammer betrieben wird, und wobei in dieser Brennkammer wirbelerzeugende Elemente angeordnet sind, welche dergestalt ausgebildet sind, dass es dort zu einer Verwir- belung der Heissgase kommt. Dabei zeichnet sich der Betrieb dieser Gasturbogruppe dadurch aus, dass die Entspannung der Heissgase in der ersten Turbine so minimiert wird, dass diese teilentspannten Heissgase in die nachgeordnete stromauf der zweiten Turbine wirkende zweite Brennkammer mit einer Temperatur einströmen, die oberhalb der Selbstzündungstemperatur eines dort einge- düsten Hauptbrennstoffes liegt. Die Vorteile dieser Gasturbine sind zwischenzeitlich in der Fachwelt notorisch und sie reichen von einer Minimierung der Schad- stoff-Emissionen, insbesondere was die Nox-Emissionen betrifft, bis hin zu einer im Quervergleich höheren spezifischen Leistung bei einem Spitzenwirkungsgrad der Anlage. Es hat sich des weiteren gezeigt, dass diese Gasturbogruppe insbesondere prädestiniert ist, stromauf eines Dampfkreislaufes oder einer Kombischaltung zu wirken. Zusammenfassend lässt sich demnach feststellen, dass diese Gasturbogruppe alle Requisiten und Voraussetzungen mitbringt, um an der Spitze dieser Technologie gewichtige wegweisende Akzente zu setzen.
Es hat sich nun im Verlauf der vielen operierenden Betriebsstunden bei einer grösseren Anzahl Gasturbogruppen dieser Konzeption gezeigt, dass etwelche Betriebsprozesse im Zusammenhang mit der sequentiellen Verbrennung zusätzliche redundante Betriebssysteme vonnöten sind, welche, absolut nicht überraschend, einen zusätzlichen technischen Aufwand auslösen, um den Betrieb dieser Gasturbogruppe über die Garantien sicher und einwandfrei zu gewährleisten.
Darstellung der Erfindung
Hierin will die Erfindung eingreifen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Gasturbogruppe der eingangs genannten Art Vorschläge einzubringen, welche dahingehend zusammen- gefasst werden können, dass einerseits die aus der ursprünglichen Gasturbogruppe hervorgehenden gewichtigen Vorteile sicher übernommen werden können, dies im Sinne eines gezielten und intelligenten Umbaues der ursprünglichen Gasturbogruppe, dergestalt, dass der Betrieb dann mit einem ordentlichen technischen Aufwand aufrecht zu erhalten. Es ist klar, dass mit dieser neuen Gasturbogruppe, welche, wie gesagt, durch einen gezielten und intelligenten Umbau der ursprünglichen zustande kommt, weitere brachliegende Marktsegmente abgedeckt werden können. Statt Umbau lässt sich der finale Zweck der Erfindung auch ohne weiteres als Umwandlung oder Ueberführung verstehen. Richtig ist, dass die hier vorgeschlagene Lehre zum technischen Handeln erfindungsgemäss die vorteilhafte Entstehung eines neuen Schutzrechtsgegenstandes ermöglicht. Erfindungsgemäss wird dies grundsätzlich damit erreicht, dass die Gasturbogruppe nunmehr nur noch mit einem reduzierten Verdichter, mit der ursprünglichen HD-Brennkammer (Hochdruck-Brennkammer), mit der ursprünglichen ND- Brennkammer (Niederdruck-Bremmkammer) und mit der ursprünglichen ND- Turbine (Niederdruck-Turbine) betrieben wird. Dies ist so zu verstehen, dass die Reduktion des Verdichters dahingehend geschieht, indem mindestens ein Teil der in Strömungsrichtung endseitigen Hochdruckstufen ersatzlos ausser Kraft gesetzt wird, demnach wird der Verdichter auf einem tieferen Verdichterniveau betrieben. Die ursprüngliche HD-Turbine (Hochdruck-Turbine) wird infolgedessen ersatzlos aufgehoben werden, wobei an ihrer Stelle ein Uebergangskanal als Verbindungsstück zwischen der ursprünglichen HD-Brennkammer und der ursprünglichen ND-Brennkammer disponiert ist. Damit wird offensichtlich, dass die Heissgase aus der ursprünglichen HD-Brennkammer über diesen Uebergangskanal direkt in die ursprünglichen ND-Brennkammer strömen, und dass diese Heissgase anschliessend stromab der ursprünglichen ND-Brennkammer die ursprüngliche ND-Turbine beaufschlagen.
Erfindungsgemäss wird des weiteren vorgeschlagen, eine Variante dieser Gasturbogruppe so umzubauen, dass daraus dann eine Gasturbogruppe angeboten werden kann, welche gewichtig die Vorteilen und Erkenntnissen des oben dargestellten Umbaues fokussiert. Auch hier wird mit einem verdichtungsmässig reduzierten Kompressor operiert, wobei dann aber eine neue Brennkammer vorgesehen ist, zugleich wird die ursprüngliche ND-Turbine übernommen. Auch hier wird die Reduktion des Verdichters dahingehend vorgenommen wird, dass mindestens ein Teil der in Strömungsrichtung endseitig angeordneten Hochdruckstufen ersatzlos entfernt resp. aufgehoben wird. Die ursprüngliche HD-Turbine und die nachgeschaltete ursprünglichen ND-Brennkammer werden ersatzlos aufgehoben, dergestalt, dass zwischen dem reduzierten Verdichterteil und der ursprünglichen NDTurbine ebendiese neue Brennkammer angeordnet ist, welche strömungsoptimal die ursprüngliche ND-Turbine beaufschlagt und ebenso strömungsoptimal mit der verdichteten Luft aus dem reduzierten Verdichter aufgeladen wird. Da die neue Brennkammer durch den Wegfall der ursprünglichen ND-Brennkammer leistungsmässig angepasst werden muss, ergibt sich daraus, dass das Gehäuse entsprechend angepasst werden muss.
In beiden Umbaufällen ist es grundsätzlich möglich, die ursprüngliche Länge und Grosse des Rotors beizubehalten. Zusätzlich ist die Wiederverwendung diverser Hauptkomponenten ohne einen zusätzlichen oder mit einem geringen Anpassungsaufwand möglich. Dies betrifft beispielsweise Rotor, Ansaugkanal, Verdichtergehäuse, Abgaskanal, Abstützung, etc. Somit ist auch gleichzeitig auf die starke Möglichkeit hingewiesen, die Umbauten im Sinne eines leicht vorzunehmenden Retrofit zu handhaben.
Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden wird anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die einzige Figur zeigt je hälftig die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Umbauten.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Anwendbarkeit
Die einzige Figur zeigt eine Gasturbogruppe im zweifachen umgebauten Zustand. Bei Bedarf ist die eingangs erwähnte Druckschrift, EP-0 620 362 heranzuziehen. Zum Betrieb einer sequentiell befeuert sowie einer single-befeuerten Gasturbogruppe sind folgende Ausführungen allgemeiner Natur unumgänglich: Die nicht ersichtliche Bereitstellung des zum Betrieb der verschiedenen Brennkammern oder Wärmeerzeuger notwendigen Brennstoffes kann beispielsweise durch eine mit der Gasturbogruppe zusammenwirkende Kohlevergasung bewerkstelligt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, den zum Einsatz gelangenden Brennstoff aus einem Primärnetz zu beziehen. Wird die Versorgung eines gasförmigen Brennstoffes zum Betrieb der Gasturbogruppe über eine Pipeline bereitgestellt, so kann das Potential aus der Druck- und/oder Temperaturdifferenz zwischen Primärnetz und Verbrauchernetz für die Belange der Gasturbogruppe, oder allgemein der Schaltung, rekuperiert werden. Die vorliegende Gasturbogruppe kann ohne weiteres mit einem nachgeschalteten, nicht ersichtlichen Dampfkreislauf mit Dampfturbine zu einer sogenannten Kombianlage erweitert werden.
Die Gasturbogruppe nach einer ersten möglichen Umbaumöglichkeit gemäss unterer Hälfte der Figur besteht aus einem Verdichter 2, einer dem Verdichter nachgeschalteten ersten HD-Brennkammer 3, einem nunmehr an Stelle der ursprünglichen HD-Turbine (siehe EP-0 620 362 B1) vorgesehenen Ueberganska- nal 4, einer diesem Uebergangskanal 4 nachgeschalteten ND-Brennkammer 5 und einer dieser ND-Brennkammer 5 nachgeschalteten ND-Turbine 6. Die genannten Strömungsmaschinen 2 und 6 weisen eine einheitliche Rotorwelle 1 auf. Diese Rotorwelle 1 selbst ist auf zwei Lagern 9, 15 gelagert, welche kopfseitig des Verdichters 2 und stromab der ND-Turbine 6 angeordnet sind. Die Lager 9, 15 fussen auf im Fundament 19 eingebundenen Ankern 17, 18. Der hier zum Einsatz kommende Verdichter 2 ist, wie bereits erwähnt, dahingehend umgebaut worden, dass Schaufelstufen im Hochdruckteil entfernt worden sind, dergestalt, dass die Verdichtung nunmehr bis zur Hälfte und mehr der ursprünglichen abgesenkt wird oder werden kann. Eine Zwischenkühlung im Verdichter oder allgemein eine Kühlung im Verdichter durch eine nasse Kompression lässt sich von Fall zu Fall vorsehen. Die angesaugte Luft 7 strömt nach deren Verdichtung in ein Plenum 12, das sich den Verdichteraustritt anschliesst und gleichzeitig die HD- Brennkammer 3 einschliesst. Diese Brennkammer 3 ist als eine zusammenhän- gende Ringbrennkammer ausgebildet. Selbstverständlich kann die verdichtete Luft zur HD-Brennkammer 3 aus einer nicht gezeigten Luftspeicheranlage beigestellt werden. Die Ringbrennkammer 3 weist kopfseitig, auf den Umfang verteilt, eine Anzahl von Brennern 11 auf, welche die Heissgaserzeugung sicherstellen. An sich können hier Diffusionsbrenner zum Einsatz gelangen. Im Sinne einer Reduzierung der Schadstoff-Emissionen aus dieser Verbrennung, insbesondere was die NOx-Emissionen betrifft, wird auf eine Diffusionsverbrennung verzichtet und stattdessen wird eine Anordnung von Vormischbrennern gemäss EP-PS-0 321 809 vorgesehen, wobei der Erfindungsgegenstand aus der letztgenannten Druckschrift einen integrierenden Bestandteil dieser Beschreibung bildet. Die Brenn- stoffzuführung zu den einzelnen Vormischbrennern wird anhand einer Ringleitung 20 sichergestellt. Was die Anordnung der Vormischbrenner in Umfangsrichtung der Ringbrennkammer 3 anbelangt, so kann eine solche bei Bedarf von der üblichen Konfiguration gleicher Brenner abweichen, und stattdessen können unterschiedlich grosse Vormischbrenner zum Einsatz kommen. Dies geschieht vorzugsweise so, dass jeweils zwischen zwei grossen Vormischbrennern ein kleiner Vormischbrenner gleicher Konfiguration angeordnet ist. Die grossen Vormischbrenner, welche die Funktion von Hauptbrennern erfüllen, stehen zu den kleinen Vormischbrennern, welche die Pilotbrenner dieser Brennkammer sind, bezüglich der sie durchströmenden Brennerluft, also der verdichteten Luft aus dem Verdichter 2, in einem Grössenverhältnis, das fallweise festgelegt wird. Im gesamten Lastbereich der Brennkammer arbeiten die Pilotbrenner als selbstgängige Vormischbrenner, wobei die Luftzahl fast konstant bleibt. Die Zu- oder Abschaltung der Hauptbrenner erfolgt nach bestimmten anlagespezifischen Vorgaben resp. Kriterien. Weil die Pilotbrenner im ganzen Lastbereich bei idealem Gemisch gefahren werden können, sind die NOx-Emissionen auch bei Teillast sehr gering, wobei eine zusätzliche Minimierung dieser Emissionen im Zusammenhang mit der Betriebsart dieser Gasturbogruppe steht. Diese Ringbrennkammer 3, unabhängig ihrer Auslegung, wird und kann geometrisch so angeordnet werden, dass sie auf die Rotorlänge praktisch keinen Einfluss ausübt. Auf die sich daraus ergebenden Vorteile einer solchen Disposition, welche Disposition recht gut in der Figur ersichtlich ist, wird weiter unten näher eingegangen. Die Heissgase aus die- ser KingbrennKammer ό αurcnstromen nun einen ueDergangsκanaι 4, der vorzugsweise als Diffusor ausgebildet ist, und gelangen dann direkt in die ursprüngliche ND-Brennkammer 5: Hier findet dann die weitere kalcτische Aufbereitung der Heissgase statt, wobei die Art des Betriebes sowie die nachfolgende Beaufschlagung der ursprünglichen ND-Turbine 6, was die thermodynamischen Kennwerte in Relation zu einem nachgeschalteten Dampfkreislauf im Sinne der Beschreibung in EP-0 630 362 betrifft, erfolgt. Der Uebergangskanal 4 bietet sodann eine optimale Ueberieitung der Strömung der Heissgase aus der ursprünglichen HD-Brennkammer (Ringbrennkammer) 3 in die ursprüngliche ND- Brennkammer 5, wobei dieser Ueberleitungskanal 4 auch als Mischer ausgebildet ist, in welchen aus thermodynamischen Ueberlegungen, ein Teil der Verdichterluft, unter Umgehung der Ringbrennkammer 3, eingeleitet wird. Die Kühlung der thermisch belasteten Komponente der Gasturbogruppe geschieht nach bewährten Kriterien, wobei die umgebaute Gasturbogruppe diesbezüglich mit einem weiteren Vorteil aufwartet, nämlich, dass die bis anhin notwendige Kühlung der fertigverdichtete Kühlluft entfällt. Auch sonst erweist sich die umgebaute Gasturbogruppe betriebskompatibel mit einem der ursprünglichen Dampfund/oder Kombi-Kreisläufe.
Ein weiterer Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe geht ebenfalls aus der Figur hervor, wobei hier die obere Hälfte angesprochen ist. Hier besteht die Gasturbogruppe nunmehr lediglich noch aus einem druckmässig reduzierten Verdichter 2, aus einer neuen Brennkammer 21 und aus der ursprünglichen ND- Turbine 6, wobei die Reduktion des Verdichters 2, analog oben, dahingehend vorgenommen wird, dass mindestens ein Teil der in Strömungsrichtung endseitigen Hochdruckstufen ersatzlos aufgehoben wird. Die ursprüngliche HD-Turbine und die nachgeschaltete ursprüngliche ND-Brennkammer werden ersatzlos aufgehoben, dergestalt, dass zwischen dem reduzierten Verdichterteil und der ursprünglichen ND-Turbine im neuen ausgestalteten Plenum 22 die neue Brennkammer 21 angeordnet ist, welche strömungsoptimal die ursprüngliche ND- Turbine 6 beaufschlagt und ebenso strömungsoptimal mit der verdichteten Luft aus dem reduzierten Verdichter 2 aufgeladen wird. Es ist klar, dass das Gehäuse 23 in Abhängigkeit zur Grosse der neuen Brennkammer 21 ausgelegt werden muss, welche vorzugsweise mindestens jene Leistung erbringt oder erbringen kann, welche im Zusammenhang mit der früheren sequentiellem Verbrennung angeboten wurde, was sich folgerichtig auf die Anzahl und Grosse der eingesetzten Vormischbrenner 24 niederschlägt. So gesehen, kann davon ausgegangen werden, dass auch diese umgebaute Gasturbogruppe betriebskompatibel mit einem der ursprünglichen Dampf- und/oder Kombi-Kreisläufe ist.

Claims

Patentansprüche
Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe, im wesentlichen bestehend aus mindestens einem Verdichter, einer HD-Brennkammer, einer HD-Turbine, einer ND-Brennkammer, einer ND-Turbine, wobei die rotierenden Teile von Kompressor, HD-Turbine und ND-Turbine auf einem gemeinsamen Rotor angeordnet sind, wobei der Umbau dergestalt vorgenommen wird, dass jene mit dieser Gasturbogruppe im Zusammenhang stehenden Betriebsprozesse, welche aufgrund des hier zugrundeliegenden Betriebskonzeptes tendentiell einen überdurchschnittlichen technischen Aufwand bedingen, aufgehoben resp. ersetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gasturbogruppe aus einem reduzierten Verdichter (2), aus der ursprünglichen HD-Brennkammer (3), aus der ursprünglichen ND-Brennkammer (5) und aus der ursprünglichen ND-Turbine (6) zusammensetzt, wobei die Reduktion des Verdichters dahingehend geschieht, dass eine Anzahl der ursprünglichen in Strömungsrichtung endseitigen Hochdruckstufen ersatzlos aufgehoben oder ausser Kraft gesetzt sind, dass die ursprüngliche HD-Turbine ihrer Funktion nach ersatzlos aufgehoben ist, dass an Stelle der aufgehobenen HD-Turbine ein Uebergangskanal (4) als Verbindungsstück zwischen der ursprünglichen HD- Brennkammer (3) und der ursprünglichen ND-Brennkammer (5) vorgesehen ist, dergestalt, dass die Heissgase aus der ursprünglichen HD- Brennkammer über diesen Uebergangskanal (4) direkt in die ursprünglichen ND-Brennkammer (5) strömbar sind, und dass die Heissgase an- schliessend stromab der ursprünglichen ND-Brennkammer (5) die ursprüngliche ND-Turbine (6) beaufschlagen.
2. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Uebergangskanal in Form eines Mischers ausgelegt ist.
3. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der verdichteten Luft aus dem Verdichter direkt in den Uebergangskanal einleitbar ist.
4. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Uebergangskanal als Diffusor ausgebildet ist.
5. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter durch die ersatzlose Entfernung einer Anzahl von Stufen im Hochdruckteil bis zur Hälfte und mehr seines ursprünglichen Verdichterniveaus betriebbar ist.
6. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte thermische Leistung aus dem Betrieb der ursprünglichen HD-Brennkammer und ND-Brennkammer unverändert bleibt, oder die individuelle oder gesamte Leistung veränderbar ist.
7. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ursprüngliche HD-Turbine aufgehoben und weitgehend auf Durchmesser des Rotors reduziert wird, dergestalt, dass hierdurch Platz für den Uebergangskanal geschaffen wird, so dass eine optimale Ueberieitung der Strömung der Heissgase aus der ursprünglichen HD-Brennkammer zu der ursprünglichen ND-Brennkammer sichergestellt ist.
8. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zur Kühlung der thermisch belasteten Komponenten der ursprünglichen HD-Brennkammer, ND-Brennkammer und ND-Turbine notwendige Luft vorzugsweise am Ende des nunmehr vorliegenden Verdichters abgezweigt wird, und dass diese Kühlluft ohne weitergehende Druckanpassungen direkt in die zu kühlenden Komponenten einleitbar ist.
9. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ursprüngliche Gehäuse der Gasturbogruppe in seinen äusseren Dimensionen und geometrischer Ausgestaltung unverändert bleibt.
10. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe, nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die ursprüngliche Länge und Grosse des Rotors (1) unverändert bleiben.
11. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die umgebaute Gasturbogruppe betriebskompatibel mit einem der ursprünglichen Dampf- und/oder Kombi-Kreisläufe ist, und dass eine Kühlung der zu Kühlzwecken abgezweigten Luft entfällt.
12. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe, im wesentlichen bestehend aus mindestens einem Verdichter, einer HD-Brennkammer, einer HD-Turbine, einer ND-Brennkammer, einer ND-Turbine, wobei die rotierenden Teile von Verdichter, HD-Turbine und ND-Turbine auf einem gemeinsamen Rotor angeordnet sind, wobei der Umbau dergestalt vorgenommen wird, dass jene mit dieser Gasturbogruppe im Zusammenhang stehenden Betriebsprozesse, welche aufgrund des zugrundegelegten Betriebskonzeptes tendentiell einen überdurchschnittlichen technischen Aufwand bedingen, aufgehoben resp. ersetzt werden, dadurch gekennzeich- net, dass die Gasturbogruppe nunmehr noch aus einem druckmässig reduzierten Verdichter (2), aus einer neuen oder gegenüber der ursprünglichen erweiterten Brennkammer (21) und aus der ursprünglichen ND- Turbine (6) besteht, wobei die Reduktion des Verdichters dahingehend vorgenommen wird, dass eine Anzahl der in Strömungsrichtung endseitigen Hochdruckstufen ersatzlos aufgehoben oder ausser Kraft gesetzt sind, dass die ursprüngliche HD-Turbine und die nachgeschaltete ursprüngliche ND-Brennkammer ihren Funktionen nach ersatzlos aufgehoben sind, dergestalt, dass zwischen dem reduzierten Verdichterteil und der ursprünglichen ND-Turbine die neue Brennkammer (21) angeordnet ist, welche strömungsoptimal die ursprüngliche ND-Turbine (6) beaufschlagt und e- benso strömungsoptimal mit der verdichteten Luft aus dem reduzierten Verdichter (2) aufgeladen ist.
13. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der neuen Brennkammer ein neues Gehäuseteil (23) mit einer neuen Strömungsgeometrie vorgesehen ist, und dass sich das Gehäuse zwischen dem Ende des Verdichters bis zum Ausgang der ND-Turbine konzipiert ist.
14. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse in Abhängigkeit der Grosse der neuen Brennkammer (21) ausgelegt ist.
15. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die neue Brennkammer mindestens derjenigen Leistung entspricht, welche vor dem Umbau von den beiden Brennkammern erbracht wurde.
16. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die neue Brennkammer mit Vormischbrennern (24) bestückt ist, deren Zahl und Leistung der thermischen Gesamtleistung der Gasturbine entspricht.
17. Umbau einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe, nach einem oder mehreren der Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, dass die umgebaute Gasturbogruppe mit einer einzigen Brennkammer betriebskompatibel mit einem der ursprünglichen Dampf- und/oder Kombi-Kreisläufe einer ungebauten Gasturbogruppe ist.
18. Verwendung der umgebauten Gasturbogruppe nach den Ansprüchen 1 und/oder 12 für eine eigenständige singlebefeuerte Gasturbogruppe mit definierten Leistungen oder als Gasturbogruppe eines nachgeschalteten optimierten Kombiprozesses oder Dampfkreislaufes.
PCT/IB2002/004457 2001-10-31 2002-10-28 Sequentiell befeuerte gasturbogruppe WO2003038253A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH19972001 2001-10-31
CH1997/01 2001-10-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2003038253A1 true WO2003038253A1 (de) 2003-05-08

Family

ID=4567056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2002/004457 WO2003038253A1 (de) 2001-10-31 2002-10-28 Sequentiell befeuerte gasturbogruppe

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2003038253A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012136787A1 (de) 2011-04-08 2012-10-11 Alstom Technology Ltd Gasturbogruppe und zugehöriges betriebsverfahren
EP2722508A1 (de) 2012-10-22 2014-04-23 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betreiben einer Gasturbine mit sequentieller Verbrennung und Gasturbine zum Durchführen des Verfahrens
CN104728865A (zh) * 2013-12-24 2015-06-24 阿尔斯通技术有限公司 运行燃气涡轮的燃烧器的方法和燃气涡轮的燃烧器
EP3015772A1 (de) 2014-10-31 2016-05-04 Alstom Technology Ltd Brennkammeranordnung für eine gasturbine
EP3015771A1 (de) 2014-10-31 2016-05-04 Alstom Technology Ltd Brennkammeranordnung für eine gasturbine
DE10312971B4 (de) * 2003-03-24 2017-04-06 General Electric Technology Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Gasturbogruppe

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0321809A1 (de) * 1987-12-21 1989-06-28 BBC Brown Boveri AG Verfahren für die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in einem Brenner
US4872307A (en) * 1987-05-13 1989-10-10 Gibbs & Hill, Inc. Retrofit of simple cycle gas turbines for compressed air energy storage application
DE4015732A1 (de) * 1989-06-05 1990-12-06 Gen Electric Antriebsmaschinenanlage und verfahren zum umwandeln eines flugzeugtriebwerks in ein triebwerk fuer andere zwecke
EP0620362A1 (de) * 1993-04-08 1994-10-19 ABB Management AG Gasturbogruppe
US6199363B1 (en) * 1997-12-18 2001-03-13 Asea Brown Boveri Ag Method for operating a gas turbogenerator set
US20010032450A1 (en) * 2000-02-18 2001-10-25 Siemens Westinghouse Power Corporation Adaptable, modular efficient gas turbine power plant and associated method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4872307A (en) * 1987-05-13 1989-10-10 Gibbs & Hill, Inc. Retrofit of simple cycle gas turbines for compressed air energy storage application
EP0321809A1 (de) * 1987-12-21 1989-06-28 BBC Brown Boveri AG Verfahren für die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in einem Brenner
DE4015732A1 (de) * 1989-06-05 1990-12-06 Gen Electric Antriebsmaschinenanlage und verfahren zum umwandeln eines flugzeugtriebwerks in ein triebwerk fuer andere zwecke
EP0620362A1 (de) * 1993-04-08 1994-10-19 ABB Management AG Gasturbogruppe
US6199363B1 (en) * 1997-12-18 2001-03-13 Asea Brown Boveri Ag Method for operating a gas turbogenerator set
US20010032450A1 (en) * 2000-02-18 2001-10-25 Siemens Westinghouse Power Corporation Adaptable, modular efficient gas turbine power plant and associated method

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10312971B4 (de) * 2003-03-24 2017-04-06 General Electric Technology Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Gasturbogruppe
KR101638333B1 (ko) 2011-04-08 2016-07-12 제네럴 일렉트릭 테크놀러지 게엠베하 가스 터빈 조립체 및 대응 동작 방법
CN103443542A (zh) * 2011-04-08 2013-12-11 阿尔斯通技术有限公司 燃气涡轮组件和对应的操作方法
KR20140027237A (ko) * 2011-04-08 2014-03-06 알스톰 테크놀러지 리미티드 가스 터빈 조립체 및 대응 동작 방법
US10774740B2 (en) 2011-04-08 2020-09-15 Ansaldo Energia Switzerland AG Gas turbine assembly and corresponding operating method
WO2012136787A1 (de) 2011-04-08 2012-10-11 Alstom Technology Ltd Gasturbogruppe und zugehöriges betriebsverfahren
CN103443542B (zh) * 2011-04-08 2016-10-26 通用电器技术有限公司 燃气涡轮组件和对应的操作方法
RU2563446C2 (ru) * 2011-04-08 2015-09-20 Альстом Текнолоджи Лтд Газотурбинный узел и соответствующий способ работы
US9518511B2 (en) 2012-10-22 2016-12-13 General Electric Technology Gmbh Method for operating a gas turbine with sequential combustion and gas turbine for conducting said method
JP2014084873A (ja) * 2012-10-22 2014-05-12 Alstom Technology Ltd シーケンシャル燃焼部を備えたガスタービンの運転方法、及び、当該方法によって運転されるガスタービン
EP2722508A1 (de) 2012-10-22 2014-04-23 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betreiben einer Gasturbine mit sequentieller Verbrennung und Gasturbine zum Durchführen des Verfahrens
US20150176842A1 (en) * 2013-12-24 2015-06-25 Alstom Technology Ltd Method for operating a combustor for a gas turbine and combustor for a gas turbine
CN104728865A (zh) * 2013-12-24 2015-06-24 阿尔斯通技术有限公司 运行燃气涡轮的燃烧器的方法和燃气涡轮的燃烧器
US10222067B2 (en) * 2013-12-24 2019-03-05 Ansaldo Energia Switzerland AG Combustor for a sequential gas turbine having a deflection unit between first and second combustion chambers
CN104728865B (zh) * 2013-12-24 2019-11-15 安萨尔多能源瑞士股份公司 运行燃气涡轮的燃烧器的方法和燃气涡轮的燃烧器
EP3015771A1 (de) 2014-10-31 2016-05-04 Alstom Technology Ltd Brennkammeranordnung für eine gasturbine
EP3015772A1 (de) 2014-10-31 2016-05-04 Alstom Technology Ltd Brennkammeranordnung für eine gasturbine
US10267525B2 (en) 2014-10-31 2019-04-23 Ansaldo Energia Switzerland AG Combustor arrangement for a gas turbine
US10352568B2 (en) 2014-10-31 2019-07-16 Ansaldo Energia Switzerland AG Combustor arrangement for a gas turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0795685B1 (de) Mehrstufige Gasturbine mit Dampfkühlung und -einleitung in die Brennkammer
EP1243757B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage
EP0620362B1 (de) Gasturbogruppe
EP0731255B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage
EP0808994A2 (de) Verfahren zum Betrieb einer Kombianlage
EP0646705B1 (de) Verfahren zur Erstellung eines Teillastbetriebes bei einer Gasturbogruppe
EP0768449B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage
EP0718470B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbogruppe
DE602004005715T2 (de) Stromerzeugungssystem und -verfahren
EP0870990B1 (de) Gasturbine mit toroidaler Brennkammer
EP0851104B1 (de) Gasturbine mit Wärmerückwinnungsdampfgenerator zur Kühlung der Brennkammer, dann zur Einspritzung abwärts der Verbrennungzone
EP1914407B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage
DE4415315A1 (de) Kraftwerksanlage
DE3514718A1 (de) Gasturbinentriebwerk und betriebsverfahren
CH701803A1 (de) Gasturbogruppe und Verfahren zum Betrieb einer solchen Gasturbogruppe.
EP0767345A2 (de) Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage
EP0571782A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkammer einer Gasturbine
DE19604664A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage
DE19900026B4 (de) Gasturbine mit Dampfeindüsung
WO2003038253A1 (de) Sequentiell befeuerte gasturbogruppe
EP0474894B1 (de) Gasturbinenanordnung
EP0978635A1 (de) Verfahren zur Kühlung der thermisch belasteten Strukturen einer Kraftwerksanlage
EP0899438B1 (de) Gasturbine mit Wärmerückgewinnungserzeuger von überhitztem Dampf zum Einspritzen in die Brennkammer und von Sattdampf zum Kühlen und dann Einspritzen in die Brennkammer
EP0887539A2 (de) Strahltriebwerk
EP0770770B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbogruppe

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP