DE19716721A1 - Method of operating a gas turbine and gas turbine operating thereafter - Google Patents
Method of operating a gas turbine and gas turbine operating thereafterInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gasturbine, bei dem einer Brennkammer verdichtete Luft und Brennstoff zugeführt wird, wobei ein der Gasturbine zugeführ tes Kühlmittel aufgeheizt und im Innern der Gasturbine ent spannt wird. Sie betrifft weiter eine nach diesem Verfahren arbeitende Gasturbine.The invention relates to a method for operating a Gas turbine, in which compressed air and a combustion chamber Fuel is supplied, one being supplied to the gas turbine The coolant is heated and removed from the inside of the gas turbine is stretched. It also affects one using this procedure working gas turbine.
Beim Betrieb einer Gasturbine wird üblicherweise der Brenn kammer verdichtete Luft als Verbrennungsluft zugeführt, die dort zusammen mit einem fossilen Brennstoff verbrannt wird. Das dabei erzeugte heiße Rauchgas wird in der Gasturbine ar beitsleistend entspannt. Zur Erreichung eines hohen Wirkungs grades ist es aus dem Dokument "BWK", Zeitschrift für Ener gietechnik und Energiewirtschaft, Band 12, 1960, Seite 521 bis 564, bekannt, eine Zwischenerhitzung im Inneren der Tur bine in mehreren oder allen Expansionsstufen ohne Zwischen schaltung von Brennkammern durchzuführen. Dabei wird Brenn stoff durch die Turbinenschaufeln geführt und aufgeheizt und aus deren Hinterkante herausgeblasen, wo der Brennstoff spon tan verbrennt. Das Problem ist, daß eine Kühlung der Turbi nenschaufeln durch Aufheizen von Brennstoff nicht ausreichend ist, so daß eine zusätzliche Kühlung notwendig ist, die sich nachteilig auf den Wirkungsgrad auswirkt.When operating a gas turbine, the combustion is usually Chamber compressed air supplied as combustion air, the there is burned together with a fossil fuel. The hot flue gas generated is ar in the gas turbine comfortably relaxed. To achieve a high impact grades it is from the document "BWK", magazine for Ener Engineering and Energy Economics, Volume 12, 1960, page 521 to 564, known, reheating inside the door bine in several or all expansion stages without intermediate circuit of combustion chambers. In doing so, Brenn led through the turbine blades and heated and blown out from the rear edge where the fuel spon tan burns. The problem is that cooling the turbi shovels by heating fuel are not sufficient is, so that additional cooling is necessary adversely affects efficiency.
Aus der älteren Anmeldung DE 196 21 385.1-13 ist ein Verfah ren zum Betreiben einer Gasturbine bekannt, bei dem ein durch Reformierung, insbesondere Wasserdampfreformierung, entste hendes Kühlmittel in der Gasturbine aufgeheizt und anschlie- ßend in die Brennkammer geführt wird. Dabei wird das Kühlmit tel in einem geschlossenen Kühlsystem durch die Gasturbine geführt.A method is known from the earlier application DE 196 21 385.1-13 ren known for operating a gas turbine, in which a by Reforming, especially steam reforming, arises The coolant in the gas turbine is heated up and then is fed into the combustion chamber. The coolant in a closed cooling system by the gas turbine guided.
Des weiteren ist aus dem Dokument "VBG Kraftwerkstechnik 75", 1995, Heft 6, Seiten 478 bis 493, eine Gasturbine mit einer sequentiellen Verbrennung bekannt, bei der zwei Ringbrennkam mern hintereinander geschaltet werden. Nachteilig ist dabei, daß zusätzlich Brennkammern zwischen den Expansionsstufen an geordnet werden müssen.Furthermore, from the document "VBG Kraftwerkstechnik 75", 1995, Issue 6, pages 478 to 493, a gas turbine with a sequential combustion known, where two ring burning came be connected in series. The disadvantage is that additional combustion chambers between the expansion stages must be ordered.
Ferner ist es aus dem Dokument "VGB Kraftwerkstechnik 76", 1996, Heft 4, Seiten 309 bis 314, bekannt, beim Betrieb der Gasturbine diese mit Luft zu kühlen, wobei die Kühlluft durch Öffnungen in den Turbinenschaufeln in den Arbeitsraum geführt wird. Dabei wird die Temperatur der äußeren Schaufeloberflä che auf ca. 1.100°C begrenzt, so daß eine höhere Gasturbinen eintrittstemperatur um ca. 300°C auf ca. 1.400°C ermöglicht ist. Die Begrenzung der Oberflächentemperatur, die mit der Gasturbineneintrittstemperatur korreliert, führt zu einer Be grenzung des Wirkungsgrades der Gasturbine und demzufolge auch zu einer Begrenzung des Wirkungsgrades von Kombikraftan lagen aus Gas- und Dampfturbinen (GuD). Darüber hinaus wirken sich die exergetischen Verluste bei der Nutzung der bei einer Schaufelkühlung anfallenden Wärme nachteilig auf eine Erhö hung des Wirkungsgrades aus.Furthermore, it is from the document "VGB Kraftwerkstechnik 76", 1996, issue 4, pages 309 to 314, known, in the operation of Gas turbine to cool this with air, taking the cooling air through Openings in the turbine blades led into the work area becomes. The temperature of the outer blade surface che limited to about 1,100 ° C, so that higher gas turbines inlet temperature by approx. 300 ° C to approx. 1,400 ° C is. The limitation of the surface temperature with the Gas turbine inlet temperature correlated, leads to a loading limit the efficiency of the gas turbine and consequently also to limit the efficiency of Kombikraftan lay from gas and steam turbines (CCGT). Beyond acting the exergetic losses when using the at a Blade cooling adversely increases heat efficiency.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Gasturbine anzugeben, mit dem ein besonders hoher Wirkungsgrad einer Gasturbinenanlage oder einer Kom bikraftanlage erzielt wird. Weiterhin soll eine zur Durchfüh rung des Verfahrens besonders geeignete Gasturbine angegeben werden. Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfin dungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. The invention has for its object a method for Operating a gas turbine with which to specify a particular high efficiency of a gas turbine system or a comm bi-power plant is achieved. Furthermore, one should be carried out tion of the method specified particularly suitable gas turbine will. This task is invented with regard to the method appropriately solved by the features of claim 1.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, zur Erhöhung einer maximalen Arbeitstemperatur und damit verbunden zur Er höhung des Wirkungsgrades der Gasturbine eine Kühlung von heißen Turbinenteilen durch Reformierung und additiv eine Zwischenerhitzung in den Expansionsstufen der Gasturbine ohne Zwischenschaltung von Brennkammern durchzuführen. Dies sollte dadurch erfolgen, daß anstelle der üblichen Kühlung mit Luft, Wasserdampf oder Brennstoff ein derartiges Kühlmittel verwen det werden kann, das additiv zu einem Wärmeübergang (Aufheizung des Kühlmittels) Wärme durch Reformierung ver braucht. Dies sollte insbesondere durch ein aus mindestens zwei Stoffen bestehendes Kühlmittel oder Gemisch, die mitein ander endotherm unter Aufnahme von Wärme reformieren, erfol gen. Ein derartiges Gemisch kann anschließend besonders ef fektiv zur Zwischenerhitzung im Innern, d. h. im Arbeitsraum, der Turbine eingesetzt werden. Dabei kann zusätzlich die bei dem Reformierungsprozeß aufgenommene Energie besonders effek tiv während des Verbrennungsprozesses im Arbeitsraum freige setzt und somit in dem Prozeß wieder eingekoppelt werden.The invention is based on the idea of increasing a maximum working temperature and associated with it Increasing the efficiency of the gas turbine cooling are called turbine parts by reforming and additively one Reheating in the expansion stages of the gas turbine without Intermediate combustion chambers. This should be in that instead of the usual cooling with air, Water vapor or fuel use such a coolant can be detected, which is additive to heat transfer (Heating of the coolant) heat by reforming ver needs. This should be done in particular by at least one two-substance coolant or mixture that coexists other endothermic reform with absorption of heat, success Such a mixture can then particularly ef effective for reheating internally, d. H. in the work room, the turbine are used. In addition, the at the energy consumed in the reforming process is particularly effective tiv free during the combustion process in the work area sets and thus be coupled back into the process.
Zweckmäßigerweise wird zur Kühlung von besonders heißen Ma schinenteilen, insbesondere Turbinenschaufeln, ein Brenn stoffgemisch aus kohlenwasserstoffhaltigem Brennstoff als eine erste Gemischkomponente, z. B. Erdgas, Biogas oder Metha nol, und aus einem Hilfsstoff als zweite Gemischkomponente, z. B. Wasserdampf und/oder Kohlendioxid oder Wasser, verwen det.It is useful to cool particularly hot Ma parts of the rail, in particular turbine blades, a burner mixture of hydrocarbon fuel as a first mixture component, e.g. B. natural gas, biogas or metha nol, and from an auxiliary as a second mixture component, e.g. B. water vapor and / or carbon dioxide or water det.
Beispielsweise wird die erste Expansionsstufe einer Gastur bine, insbesondere die Turbinenschaufeln, durch ein Erdgas- Wasserdampf-Gemisch gekühlt, das endotherm in den Turbinen schaufeln reformiert wird. Anstelle des Erdgas-Wasserdampf- Gemisches kann auch ein Erdgas-Kohlendioxid-Gemisch oder ein Erdgas-Wasserdampf-Kohlendioxid-Gemisch verwendet werden. Alle Turbinenteile, die nicht durch ein derartiges Brenn stoffgemisch gekühlt werden, werden zweckmäßigerweise durch aus einem Verdichter entnommener Luft oder Wasserdampf ge kühlt. Dabei kann ein beliebiges Mengenverhältnis zwischen durch chemische Reaktion gebildetem Kühlmittel und aus dem Verdichter entnommenem Kühlmittel zur Kühlung der Gasturbine eingesetzt werden.For example, the first stage of expansion of a hospital bine, especially the turbine blades, by a natural gas Steam mixture cooled, the endothermic in the turbines shovel is reformed. Instead of natural gas water vapor A mixture can also be a natural gas or carbon dioxide mixture Natural gas-water vapor-carbon dioxide mixture can be used. All turbine parts that are not by such a burning cooled mixture are expediently by air or water vapor taken from a compressor cools. Any quantity ratio between coolant formed by chemical reaction and from the Compressor taken coolant for cooling the gas turbine be used.
Um insbesondere in einer Kombikraftanlage, z. B. in einem GuD- Prozeß, eine hohe Dampfentnahme für eine Reformierung zu ver meiden, ist als zweite Gemischkomponente des Brennstoffgemi sches besonderes Kohlendioxid günstig, das vorzugsweise aus dem Abgas der Gasturbine entnommen wird. Bei einem Prozeß mit einem einer Gasturbine nachgeschalteten Abhitzekessel wird zweckmäßigerweise als zweite Gemischkomponente des Brenn stoffgemisches Wasserdampf aus der Abwärme der Gasturbine er zeugt. Der Wasserdampf und/oder das Kohlendioxid werden an schließend dem Brennstoff, z. B. Erdgas, beigemischt, wobei das dabei entstehende Brennstoffgemisch als Ausgangsstoff für eine Kühlung durch Reformierung in heißen Turbinenteile ver wendet wird.In particular in a combined cycle power plant, e.g. B. in a combined cycle Process to ver a high steam extraction for reforming avoid, is the second mixture component of the fuel mixture special carbon dioxide favorable, which preferably consists of is removed from the exhaust gas of the gas turbine. In a process with a waste heat boiler downstream of a gas turbine expediently as a second mixture component of the distillate mixed water vapor from the waste heat of the gas turbine testifies. The water vapor and / or the carbon dioxide are on closing the fuel, e.g. B. natural gas, where the resulting fuel mixture as a starting material for cooling by reforming in hot turbine parts is applied.
Die z. B. luftgekühlten Turbinenteile sowie die mit dem Brenn stoffgemisch gekühlten Turbinenteile weisen zweckmäßigerweise ein offenes Kühlsystem in Form eines Kühlkanalsystems auf. Bei dem offenen Kühlkanalsystem wird die Luft oder das Brenn stoffgemisch vorzugsweise direkt durch Öffnungen in den hei ßen Turbinenteilen in den Arbeitsraum der Turbine geführt. Zusätzlich kann auch ein geschlossenes Kühlsystem in Form ei ner Kühlschleife verwendet werden. Bei dem geschlossenen Kühlsystem wird das Brennstoffgemisch über eine in dem heißen Turbinenteil verlaufende Kühlschleife der Brennkammer und so mit dem Verbrennungsprozeß wieder zugeführt.The z. B. air-cooled turbine parts and those with the combustion Turbine parts cooled by a mixture of materials expediently have an open cooling system in the form of a cooling channel system. With the open cooling duct system, the air or the combustion Mixture of substances preferably directly through openings in the hei out turbine parts in the working area of the turbine. In addition, a closed cooling system in the form of an egg ner cooling loop can be used. With the closed Cooling system is the fuel mixture over one in the hot Turbine part running cooling loop of the combustion chamber and such fed back with the combustion process.
Um in besonders einfacher Weise eine Zwischenerhitzung im In nern der Turbine durch eine Expansion des Reformats zu erzie len, wird das Reformat bei dem offenen Kühlkanalsystem z. B. durch Öffnungen in den Turbinenschaufeln in den Arbeitsraum der Turbine geführt oder herausgelassen, wo es mit noch un verbrauchtem Sauerstoff aus der Brennkammer verbrennt und da bei das Arbeitsmedium erhitzt. Beispielsweise erfolgt der Auslaß des Reformats am kälteren Teil der Turbinenschaufel, z. B. an der Hinterkante, wo eine Druckentspannung vorhanden ist. Die thermisch besonders belasteten Stellen der Schau feloberflächen, z. B. in der Nähe der Flamme, werden durch verstärkte Reformierung besonders gekühlt. Zum einen wird dies erreicht durch beschleunigte Reformierung bei höheren Temperaturen und zum anderen wird dies durch einen effizien teren Katalysator oder durch eine erhöhte Beschichtung der Oberfläche mit Katalysator erreicht.In order to make reheating in the In of the turbine by expanding the reformate len, the reformate in the open cooling channel system z. B. through openings in the turbine blades into the work area the turbine passed or let out where it was still with un used oxygen burns out of the combustion chamber and there when the working medium is heated. For example, the Outlet of the reformate at the colder part of the turbine blade, e.g. B. at the rear edge, where there is a pressure release is. The thermally particularly stressed areas of the show rock surfaces, e.g. B. near the flame, are by intensified reforming especially chilled. For one thing this is achieved by accelerating reforms at higher ones Temperatures and on the other hand this is done by an efficient tere catalyst or by an increased coating of the Surface reached with catalyst.
Um einen möglichst hohen Reaktionsumsatzgrad bei der endo thermen Reformierung der ersten und der zweiten Gemischkompo nente des Brennstoffgemisches oder des Kühlmittels zu errei chen, wird ein Katalysator eingesetzt. Dabei wird als Kataly satormaterial vorzugsweise ein nickelhaltiges Material oder ein Edelmetall verwendet. Der Katalysator ist vorteilhafter weise Bestandteil der zu kühlenden heißen Turbinenteiler, z. B. in Form einer katalytischen Beschichtung des Innenraumes der heißen Turbinenteile, insbesondere der Turbinenschaufeln.To ensure the highest possible degree of reaction sales at endo thermal reforming of the first and second mixture compo to achieve the fuel mixture or the coolant Chen, a catalyst is used. It is called Kataly satormaterial preferably a nickel-containing material or used a precious metal. The catalyst is more advantageous wise part of the hot turbine splitters to be cooled, e.g. B. in the form of a catalytic coating of the interior the hot turbine parts, especially the turbine blades.
Bezüglich der Gasturbinenanlage mit einem Verdichter, einer Brennkammer und einer Gasturbine, in deren Arbeitsraum ein in der Brennkammer erzeugtes Arbeitsmedium entspannbar ist, wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung eines Brennstoffgemisches eine Mischvorrichtung und eine Kühlmittelleitung zum Zuführen des erzeugten Brennstoff gemisches als Kühlmittel in die Gasturbine vorgesehen sind, wobei ein heißes Turbinenteil mit einem Innenraum, dessen In nenoberfläche katalytisch beschichtet ist, mittels des Brenn stoffgemisches kühlbar ist, und ein in dem heißen Turbinen teil entstehendes Reformat über Austrittsöffnungen des heißen Turbinenteils in den Arbeitsraum der Turbine einleitbar ist.Regarding the gas turbine plant with one compressor, one Combustion chamber and a gas turbine, in whose work space an in the working medium generated is relaxable the stated object achieved in that Generation of a fuel mixture, a mixing device and a coolant line for supplying the generated fuel mixtures are provided as coolant in the gas turbine, being a hot turbine part with an interior whose inside surface is catalytically coated by means of the burner mixture of substances is coolable, and one in the hot turbines Partially emerging reformate through outlet openings of the hot Turbine part can be introduced into the working space of the turbine.
Der Innenraum in dem heißen Turbinenteil ist zweckmäßiger weise als eine Kühlschleife oder als ein offenes Kühlkanalsy stem ausgebildet. Dabei ist das Brennstoffgemisch über das offene Kanalsystem, beispielsweise über Austrittsöffnungen eines Kühlkanals, dem Arbeitsraum der Turbine zuführbar. Bei der Kühlschleife ist das als Kühlmittel eingesetzte und in der Kühlschleife aufgeheizte und umgewandelte Brennstoffge misch zweckmäßigerweise über eine Abgangsleitung für aufge heiztes Kühlmittel aus dem heißen Turbinenteil, und demzu folge aus der Turbine, in die Brennkammer führbar.The interior in the hot turbine part is more appropriate as a cooling loop or as an open cooling channel stem trained. The fuel mixture is about that open channel system, for example via outlet openings a cooling channel, the working space of the turbine can be supplied. At the cooling loop is the one used as coolant and in the cooling loop heated and converted Fuel Ge Mix expediently via a discharge line for heated coolant from the hot turbine part, and therefore follow from the turbine, into the combustion chamber.
Das heiße Turbinenteil, über das das Brennstoffgemisch oder durch das das Brennstoffgemisch der Turbine bzw. der Brenn kammer zugeführt wird, ist vorteilhafterweise eine Schaufel reihe, insbesondere eine Laufschaufel- oder eine Leitschau felreihe. Dabei ist bevorzugt jede einzelne Lauf- oder Leit schaufel durch die Kühlschleife oder das offene Kühlkanalsy stem, die im Inneren der Turbinenschaufeln angeordnet sind, von innen kühlbar.The hot turbine part over which the fuel mixture or through which the fuel mixture of the turbine or the combustion Chamber is supplied is advantageously a scoop series, in particular a moving blade or a guide show row of rims. Each individual run or guide is preferred shovel through the cooling loop or the open cooling channel stem, which are arranged inside the turbine blades, coolable from the inside.
Im Hinblick auf eine Kombikraftanlage mit einer Gasturbinen anlage und mit einem der Gasturbine nachgeschalteten Dampfer zeuger sowie mit einer Dampfturbine, die dem Dampferzeuger nachgeschaltet ist, ist die Aufgabe nach einer Variante der Erfindung gelöst durch eine Anzapfleitung von der Dampftur bine zum Zuführen von Wasserdampf und eine Brennstoffleitung zum Zuführen von Brennstoff, die beide in eine Mischvorrich tung münden, sowie durch eine von der Mischvorrichtung abge hende Kühlmittelleitung, die in die Gasturbine mündet. Diese Vorrichtung ermöglicht es, heiße Turbinenteile mit dem in der Mischvorrichtung erzeugten Kühlmittel besonders effektiv zu kühlen sowie mit besonders einfachen Mitteln, z. B. durch Aus trittsöffnungen in den heißen Turbinenteilen, eine Zwi schenerhitzung im Arbeitsraum der Turbine zu bewerkstelligen.With regard to a combined cycle power plant with a gas turbine system and with a steamer downstream of the gas turbine generator as well as with a steam turbine that the steam generator downstream, the task is for a variant of Invention solved by a tap from the steam door bine for supplying water vapor and a fuel line for feeding fuel, both in a mixer tion open, as well as by one of the mixing device existing coolant line that opens into the gas turbine. This Device enables hot turbine parts with the in the Mixing device generated coolant particularly effectively cool and with particularly simple means, e.g. B. by Aus openings in the hot turbine parts, a Zwi shear heating in the turbine work space.
Im Hinblick auf eine Kombikraftanlage mit einer Gasturbine und einem der Gasturbine nachgeschalteten Dampferzeuger sowie einer Dampfturbine, die dem Dampferzeuger nachgeschaltet ist, wobei an den Dampferzeuger ein CO2-Abscheider angeschlossen ist, ist die Aufgabe nach einer anderen Variante der Erfin dung dadurch gelöst, daß eine Leitung vom CO2-Abscheider zum Zuführen von Kohlendioxid und eine Brennstoffleitung zum Zu führen von Brennstoff in eine Mischvorrichtung münden und eine von der Mischvorrichtung abgehende Kühlmittelleitung in die Gasturbine mündet. Eine derartige Kombikraftanlage ermög licht es, daß anstelle der üblichen Kühlung der heißen Turbi nenteile mit Luft oder Wasserdampf ein Brennstoffgemisch aus kohlenwasserstoffhaltigem Brennstoff und Kohlendioxid ein setzbar ist. Dabei erfolgt eine Kühlwirkung auf die heißen Turbinenteile nicht nur durch ein Aufheizen des Brennstoffge misches, wie bei Luft- oder Wasserdampf-Kühlung, sondern auch eine Kühlwirkung durch den Wärmeverbrauch der CO2-Reformie rung.With regard to a combination power plant with a gas turbine and a steam generator downstream of the gas turbine and a steam turbine which is connected downstream of the steam generator, with a CO 2 separator being connected to the steam generator, the object according to another variant of the invention is achieved in that a line from the CO 2 separator for supplying carbon dioxide and a fuel line for supplying fuel open into a mixing device and a coolant line outgoing from the mixing device opens into the gas turbine. Such a combination power plant made it light that instead of the usual cooling of the hot turbine parts with air or steam, a fuel mixture of hydrocarbonaceous fuel and carbon dioxide is a settable. This has a cooling effect on the hot turbine parts not only by heating the fuel mixture, as with air or water vapor cooling, but also by the heat consumption of the CO 2 reforming.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere darin, daß durch eine auf Wasserdampf- und/oder Kohlen dioxidreformierung basierende Kühlung von heißen Turbinentei len der Wirkungsgrad einer Gasturbine und/oder einer Kom bikraftanlage erhöht wird. Bedingt durch die hohe Kühlwirkung der Reformierung ist eine Erhöhung der maximalen Arbeitstem peratur der Gasturbine und damit verbunden auch eine Erhöhung des Wirkungsgrades möglich. Durch die Zuführung des in den heißen Turbinenteilen entstehenden Reformats in den Arbeits raum der Turbine ist darüber hinaus mit besonders einfachen Mitteln eine Zwischenerhitzung in der Turbine gewährleistet, wobei die chemisch eingebundene Reaktionsenergie sowie die aufgenommene Wärme des Reformats in dem Verbrennungsprozeß freigesetzt werden. Dies bewirkt eine Verminderung des Brenn stoffverbrauchs. Demzufolge wird der Wirkungsgrad der Gastur bine und/oder einer Kombikraftanlage erhöht.The advantages achieved with the invention are in particular the other in that by a steam and / or coal dioxide reforming based cooling of hot turbine parts len the efficiency of a gas turbine and / or a Kom bi-power plant is increased. Due to the high cooling effect reforming is an increase in the maximum workload temperature of the gas turbine and associated with an increase efficiency possible. By feeding the hot turbine parts of emerging reformate in the work Space of the turbine is also particularly simple Ensures intermediate heating in the turbine, the chemically integrated reaction energy and the absorbed heat of the reformate in the combustion process to be released. This causes the burning to decrease fabric consumption. As a result, the efficiency of the gas bine and / or a combined cycle power plant increased.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeich nung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention are based on a drawing tion explained in more detail. In it show:
Fig. 1 schematisch eine Gasturbinenanlage mit einer Misch vorrichtung zur Erzeugung von Kühlmittel, Fig. 1 shows schematically a gas turbine plant with a mixing device for the production of coolant,
Fig. 2 eine mit einem Kühlkanalsystem oder einer Kühl schleife versehene Lauf- bzw. Leitschaufel einer Turbine gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a loop with a cooling channel system or a cooling provided running or guide blade of a turbine according to Fig. 1,
Fig. 3 schematisch eine Kombikraftanlage mit einer Anzapf leitung und einer Brennstoffleitung, die in eine Mischvorrichtung münden, und Fig. 3 shows schematically a combination power plant with a tap line and a fuel line, which open into a mixing device, and
Fig. 4 eine Kombikraftanlage mit einer Leitung vom CO2-Ab scheider und einer Brennstoffleitung, die in eine Mischvorrichtung münden. Fig. 4 shows a combination power plant with a line from the CO 2 separator and a fuel line, which open into a mixing device.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den selben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are in all figures with the provided with the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt eine Gasturbinenanlage 1 mit einer Gasturbine 2, die über eine Turbinenwelle 4 einen Verdichter 6 antreibt, welcher über eine Luftleitung 8 einer Brennkammer 10 verdich tete oder komprimierte Luft a zuführt. Der Verdichter 6 weist saugseitig eine Ansaugleitung 12 auf. Der Brennkammer 10 wird über eine Brennstoffleitung 14 ein Brennstoff b, z. B. Erdgas, zugeführt, der mit der verdichteten Luft a in der Brennkammer 10 unter Bildung eines Rauchgases c verbrennt. Über eine Rauchgasleitung 16 wird das Rauchgas c dem Arbeitsraum 17 der Gasturbine 2 zugeführt, wobei sich das Rauchgas c in der Gasturbine 2 unter Arbeitsleistung entspannt. Fig. 1 shows a gas turbine system 1 with a gas turbine 2 , which drives a compressor 6 via a turbine shaft 4 , which compresses or feeds compressed air a via an air line 8 to a combustion chamber 10 . The compressor 6 has a suction line 12 on the suction side. The combustion chamber 10 is through a fuel pipe 14, a fuel b, z. B. natural gas, which burns with the compressed air a in the combustion chamber 10 to form a flue gas c. The flue gas c is fed to the working space 17 of the gas turbine 2 via a flue gas line 16 , the flue gas c relaxing in the gas turbine 2 under work.
Darüber hinaus ist eine Mischvorrichtung 18 vorgesehen. An die Mischvorrichtung 18 sind eingangsseitig eine von der Brennstoffleitung 14 abgehende Abzweigungsleitung 20 und eine Zugangsleitung 22 zum Zuführen eines Hilfsstoffes d ange schlossen. Abgangsseitig weist die Mischvorrichtung 18 eine Anzahl von Kühlmittelleitungen 23, 24, 26, 28 auf, die in die Gasturbine 2 münden. Die Gasturbine 2 weist außerdem eine Ab gasleitung 30 sowie Kühlluftleitungen 32, 34, 36 auf, die von der Luftleitung 8 abgezweigt sind und z. B. über Hohlräume 35, 37 in Turbinenschaufeln (Leitschaufeln 50, Laufschaufeln 52, Fig. 2) bzw. der Welle 4 in den Arbeitsraum münden. An die Gasturbine 2 ist außerdem eine Abgangsleitung 38 angeschlos sen, die in die Brennkammer 10 mündet.In addition, a mixing device 18 is provided. On the input side of the mixing device 18 , a branch line 20 leading from the fuel line 14 and an access line 22 for supplying an auxiliary substance d are connected. On the outlet side, the mixing device 18 has a number of coolant lines 23 , 24 , 26 , 28 which open into the gas turbine 2 . The gas turbine 2 also has a gas line 30 and cooling air lines 32 , 34 , 36 , which are branched from the air line 8 and z. B. via cavities 35 , 37 in turbine blades (guide vanes 50 , blades 52 , Fig. 2) or the shaft 4 open into the working space. To the gas turbine 2 , an outgoing line 38 is also ruled out, which opens into the combustion chamber 10 .
Beim Betrieb der Gasturbinenanlage 1 wird der Brennkammer 10 über die Brennstoffleitung 14 fossiler Brennstoff b, z. B. Erdgas, Biogas, Kohlegas oder Methanol, zugeführt. Darüber hinaus wird der Brennkammer 10 über die Luftleitung 8 Frisch luft oder verdichtete Luft a zugeführt. Über die Abgangslei tung 38 wird der Brennkammer 10 ferner ein in Innenräumen der Turbinenschaufeln (Leitschaufeln 50, Laufschaufeln 52, Fig. 2) erzeugtes und aufgeheiztes Reformat e zugeführt. Der Brennstoff b, die verdichtete Luft a sowie das Reformat e werden zusammen in der Brennkammer 10 verbrannt. Das bei der Verbrennung entstehende heiße Rauchgas c oder Arbeitsmittel wird über die Rauchgasleitung 16 in die Gasturbine 2 gelei tet. Dort entspannt sich das Rauchgas c und treibt die Gasturbine 2 an. Diese wiederum treibt den Verdichter 6 sowie einen über die Turbinenwelle 4 mit der Gasturbine 2 verbunde nen Generator 40 an. Das Rauchgas c verläßt die Gasturbine 2 als Abgas f über die Abgasleitung 30 in Richtung auf einen nicht näher dargestellten Kamin. During operation of the gas turbine system 1 of the combustion chamber 10 b through the fuel line 14 of fossil fuel, z. B. natural gas, biogas, coal gas or methanol. In addition, the combustion chamber 10 via the air line 8 fresh air or compressed air a is supplied. Via the Abgangslei device 38 of the combustion chamber 10 is also a generated in the interior of the turbine blades (guide blades 50 , blades 52 , Fig. 2) and heated reformate e supplied. The fuel b, the compressed air a and the reformate e are burned together in the combustion chamber 10 . The resulting hot flue gas c or working fluid is sent via the flue gas line 16 into the gas turbine 2 . The flue gas c relaxes there and drives the gas turbine 2 . This in turn drives the compressor 6 and a generator 40 connected via the turbine shaft 4 to the gas turbine 2 . The flue gas c leaves the gas turbine 2 as exhaust gas f via the exhaust line 30 in the direction of a chimney, not shown.
Das Rauchgas c weist bei Eintritt in die Gasturbine 2 eine hohe Temperatur von mehr als 1100°C auf. Daher müssen ther misch hoch belastete Teile der Gasturbine 2, insbesondere die Turbinenschaufeln (Leitschaufeln 50, Laufschaufel 52, Fig. 2), gekühlt werden. Dabei erfolgt die Kühlung der heißen Teile der Gasturbine 2 mittels verdichteter Luft a, die als Kühlluft eingesetzt wird, oder mittels einem in der Mischvor richtung 18 erzeugten Kühlmittel g, die die heißen Turbinen teile in einem offenen Kühlkanalsystem (56 in Fig. 2) oder in einer Kühlschleife (54 in Fig. 2) durchströmen.The flue gas c has a high temperature of more than 1100 ° C. when it enters the gas turbine 2 . Therefore, parts of the gas turbine 2 which are subject to high thermal loads, in particular the turbine blades (guide blades 50 , rotor blade 52 , FIG. 2), have to be cooled. The hot parts of the gas turbine 2 are cooled by means of compressed air a, which is used as cooling air, or by means of a coolant g generated in the mixing device 18 , which parts of the hot turbines are in an open cooling duct system (56 in FIG. 2) or flow in a cooling loop ( 54 in Fig. 2).
Bedingt durch die besonders hohe thermische Belastung von Teilen der Gasturbine 2 im Einlaßbereich 42 wird anstelle der üblichen Kühlung mit verdichteter Luft a das in der Mischvor richtung 18 erzeugte Kühlmittel g verwendet. Als Kühlmittel g wird dabei in der Mischvorrichtung 18 z. B. ein Erdgas-Wasser dampf-Gemisch, ein Erdgas-Kohlendioxid-Gemisch oder ein Erd gas-Wasserdampf-Kohlendioxid eingesetzt. Je nach Art der ge wünschten Zusammensetzung des Kühlmittels g wird der Misch vorrichtung 18 über die Abzweigungsleitung 20 als erste Ge mischkomponente des Kühlmittels g ein Brennstoff b, z. B. Erd gas, zugeführt. Als zweite Gemischkomponente des Kühlmittels g wird der Mischvorrichtung 18 über die Zugangsleitung 22 ein Hilfsstoff d, z. B. Wasserdampf, Wasser oder Kohlendioxid, zu geführt.Due to the particularly high thermal load on parts of the gas turbine 2 in the inlet area 42 , the coolant g generated in the mixing device 18 is used instead of the usual cooling with compressed air a. The coolant g is in the mixing device 18 z. B. a natural gas-water vapor mixture, a natural gas-carbon dioxide mixture or a natural gas-water vapor-carbon dioxide used. Depending on the type of ge desired composition of the coolant g, the mixing device 18 via the branch line 20 as the first Ge mixed component of the coolant g is a fuel b, z. B. natural gas. The mixing device is used as a second mixture component of the coolant g 18 via the access line 22 d an excipient such. B. water vapor, water or carbon dioxide.
Die in der Mischvorrichtung 18 erzeugten Stoffgemische, die als Kühlmittel g der Gasturbine 2 zugeführt werden, werden in heißen Teilen der Gasturbine 2, insbesondere in den Innenräu men 39 der Leitschaufelreihen 44 und Laufschaufelreihen 46, aufgeheizt. Zusätzlich findet in den Leitschaufelreihen 44 und in den Laufschaufelreihen 46 eine endotherme Reformierung statt. Das dabei entstehende sowie gleichzeitig erhitzte Re format e wird dann beispielsweise über nicht näher darge stellte Austrittsöffnungen in den Laufschaufelreihen 46 in den Arbeitsraum 17 der Gasturbine 2 entlassen, wo es mit noch unverbrauchtem Sauerstoff aus der Brennkammer 10 verbrennt und dabei das Arbeitsgas (Rauchgas c) erhitzt. Das in den Leitschaufelreihen 44 entstehende Reformat e wird über die bereits beschriebene Abgasleitung 38 in die Brennkammer 10 geführt.The mixtures of substances produced in the mixing device 18 , which are supplied as coolant g to the gas turbine 2 , are heated in hot parts of the gas turbine 2 , in particular in the inner spaces 39 of the rows of guide vanes 44 and rows of blades 46 . In addition, endothermic reforming takes place in the guide blade rows 44 and in the rotor blade rows 46 . The resulting and simultaneously heated reformate e is then discharged, for example, via outlet openings (not shown in more detail) in the rotor blade rows 46 into the working space 17 of the gas turbine 2 , where it burns with still unused oxygen from the combustion chamber 10 and thereby the working gas (flue gas c) heated. The reformate e formed in the guide vane rows 44 is conducted into the combustion chamber 10 via the exhaust gas line 38 already described.
Bei den üblichen Eintrittstemperaturen fehlendem Oxidans und einem entsprechenden Mischungsverhältnis des Kühlmittels g zwischen dem Brennstoff b und dem Hilfsstoff d ist eine Zün dung des Kühlmittels g vor dem Eintritt in die Gasturbine 2 ausgeschlossen. Somit kann das Kühlmittel g vor Eintritt in den Arbeitsraum der Gasturbine 2 die thermisch hoch belaste ten Turbinenteile, wie die Laufschaufelreihen 46, kühlen, ohne daß sich das Kühlmittel g entzündet. Nach Zuführung des aus dem Kühlmittel g erzeugten Reformats e zu dem extrem hei ßen und sauerstoffreichen Rauchgas c im Einlaßbereich 42 des Arbeitsraumes 17 der Gasturbine 2 entzündet sich das Reformat e, so daß eine Zwischenerhitzung in der Gasturbine 2, vor zugsweise in und/oder hinter dem Einlaßbereich 42 bewirkt worden ist. Dadurch wird die Leistung des thermodynamischen Prozesses von der Gasturbinenanlage 1 sowie der Wirkungsgrad des thermodynamischen Prozesses in einer -Gas- und Dampftur binenanlage (Fig. 3, 4), wobei ein dampfförmiges Strömungs mittel durch die Abgase f der Gasturbinenanlage 1 erzeugt wird, beachtlich gesteigert.At the usual inlet temperatures of missing oxidant and a corresponding mixing ratio of the coolant g between the fuel b and the auxiliary substance d, ignition of the coolant g before the entry into the gas turbine 2 is excluded. Thus, the coolant g can cool the thermally highly loaded th turbine parts, such as the rotor blade rows 46 , before entering the working space of the gas turbine 2 , without the coolant g igniting. After supplying the reformate e generated from the coolant g to the extremely hot and oxygen-rich flue gas c in the inlet area 42 of the working space 17 of the gas turbine 2 , the reformate e ignites, so that intermediate heating in the gas turbine 2 , preferably in and / or behind the inlet area 42 has been effected. As a result, the performance of the thermodynamic process of the gas turbine system 1 and the efficiency of the thermodynamic process in a gas and steam turbine system (FIGS . 3, 4), a vaporous flow medium being generated by the exhaust gases f of the gas turbine system 1 , increased considerably .
Die Leitschaufelreihen 44 und Laufschaufelreihen 46, welche im Auslaßbereich 48 der Gasturbine 2 angeordnet sind, und demzufolge einer wesentlich geringeren thermischen Belastung ausgesetzt sind, werden, wie schon bekannt, durch verdichtete Luft a gekühlt. Die aufgeheizte verdichtete Luft a tritt in nicht näher dargestellter Art und Weise aus Öffnungen der Leitschaufelreihen 44 und der Laufschaufelreihen 46 aus und wird innerhalb der Gasturbine 2 dem Strom des Rauchgas es c zugeführt.The guide vane rows 44 and rotor blade rows 46 , which are arranged in the outlet region 48 of the gas turbine 2 and are consequently exposed to a substantially lower thermal load, are, as already known, cooled by compressed air a. The heated compressed air a emerges from openings of the guide vane rows 44 and the rotor vane rows 46 in a manner not shown in detail and is supplied to the flow of the flue gas es c within the gas turbine 2 .
Prinzipiell ist eine beliebige Kombination der verschiedenen Kühlarten, Kühlung mittels Luft oder mittels Brennstoff sowie Reformierungen, von heißen Teilen der Gasturbine 2 möglich. Vorzugsweise werden die vorderen im Einlaßbereich 42 angeord neten Lauf- und Leitschaufelreihen 46 bzw. 44 mittels dem Brennstoffgemisch sowie Reformierung und die hinteren im Aus laßbereich 48 angeordneten Lauf- und Leitschaufelreihen 46 bzw. 44 durch Luft gekühlt.In principle, any combination of the various types of cooling, cooling by means of air or by means of fuel and reforming, of hot parts of the gas turbine 2 is possible. Preferably, the front in the inlet area 42 angeord Neten rotor and guide vane rows 46 and 44 by means of the fuel mixture and reforming and the rear in the laßbereich 48 arranged rotor and vane rows 46 and 44 are cooled by air.
Fig. 2 zeigt eine Leitschaufel 50 und eine Laufschaufel 52
der Leitschaufelreihe 44 bzw. der Laufschaufelreihe 46 der
Gasturbine 2 mit einer Kühlschleife 54 bzw. einem Kühlkanal
system 56. Die Leitschaufel 50 und die Laufschaufel 52 werden
mittels in der Kühlschleife 54 bzw. in dem Kühlkanalsystem 56
geführtem Kühlmittel g gekühlt. Die Kühlschleife 54 und das
Kühlkanalsystem 56 sind dabei in Form von Hohlkanälen oder
Hohlbohrungen ausgeführt, wobei die Innenoberfläche mit einem
Katalysator h, z. B. Nickel oder Edelmetall, beschichtet ist.
Durch die katalytische Beschichtung des Innenraums der Leit
schaufel 50 und der Laufschaufel 52 reagieren die Ausgangs
stoffe des Kühlmittels g, zum einen der Brennstoff b als er
ste Gemischkomponente und zum anderen der Hilfsstoff d als
zweite Gemischkomponente, gemäß der Gleichung:
Fig. 2 shows a guide blade 50 and a blade 52 of the guide blade row 44 and the blade row 46 of the gas turbine 2 with a cooling loop 54 and a cooling channel system 56th The guide vane 50 and the rotor blade 52 are cooled by means of coolant g guided in the cooling loop 54 and in the cooling duct system 56 . The cooling loop 54 and the cooling channel system 56 are in the form of hollow channels or hollow bores, the inner surface with a catalyst h, z. B. nickel or precious metal is coated. Due to the catalytic coating of the interior of the guide vane 50 and the rotor blade 52 , the starting materials of the coolant g react, on the one hand the fuel b as the first mixture component and on the other hand the auxiliary substance d as the second mixture component, according to the equation:
CH4 + H2O → 3H2 + CO
CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO
zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid oder
to hydrogen and carbon monoxide or
CH4 + 2CO2 → 2CO + 2H2 + CO2
CH 4 + 2CO 2 → 2CO + 2H 2 + CO 2
zu Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlendioxid.to carbon monoxide, hydrogen and carbon dioxide.
Bei diesen endothermen Umwandlungen oder Reformierungsreak tionen des Kühlmittels g zu dem Reformat e wird der Wandober fläche der Leitschaufel 50 und der Laufschaufel 52 Wärme ent zogen. Darüber hinaus wird durch die Erwärmung des erzeugten Reformats e zusätzlich der Wandoberfläche Wärme entzogen, so daß die Leitschaufel 50 und die Laufschaufel 52 durch den be sonders großen Kühleffekt vor Überhitzung geschützt sind. Durch eine derartige doppelte Kühlung, zum einen durch Refor mierung und zum anderen durch einen Wärmeübergang, ist eine Erhöhung der maximalen Arbeitstemperatur und demzufolge eine Erhöhung der Gasturbineneintrittstemperatur gewährleistet.During these endothermic conversions or reforming reactions of the coolant g to the reformate e, the wall surface of the guide vane 50 and the rotor blade 52 is extracted from heat. In addition, the heating of the generated reformate e additionally removes heat from the wall surface, so that the guide vane 50 and the rotor blade 52 are protected from overheating by the particularly large cooling effect. Such double cooling, on the one hand by refor mation and on the other hand by heat transfer, ensures an increase in the maximum working temperature and consequently an increase in the gas turbine inlet temperature.
Bei der Leitschaufel 50 wird das erzeugte Reformat e über die Kühlschleife 54 in die Abgangsleitung 38 geführt, wobei über die Abgangsleitung 38 das Reformat e in die Brennkammer 10 geführt und demzufolge dem Verbrennungsprozeß wieder zuge führt wird.In the guide vane 50 , the reformate e generated is fed via the cooling loop 54 into the outflow line 38 , the reformate e being fed into the combustion chamber 10 via the outflow line 38 and consequently being fed back to the combustion process.
Bei der Laufschaufel 52 wird das im Kühlkanalsystem 56 er zeugte Reformat e über Öffnungen am kälteren Teil der Lauf schaufel 52 in den Arbeitsraum der Gasturbine 2 entlassen. Die thermisch besonders belasteten Stellen der Oberfläche der Laufschaufel 52, z. B. in der Nähe der Flamme, werden durch verstärkte Reformierung besonders gekühlt. Dabei erfolgt die verstärkte Reformierung zum Teil inhärent durch erhöhte Reak tivität bei erhöhter Temperatur sowie durch einen effiziente ren Katalysator h oder eine erhöhte katalytische Beschichtung der Innenoberfläche der Laufschaufel 52 mit dem Katalysator h.In the blade 52 the reformate e in the cooling duct system 56, he testified shovel is above the openings at the colder part of the tread 52 into the working chamber of the gas turbine 2 dismissed. The thermally particularly stressed areas of the surface of the blade 52 , z. B. near the flame, are particularly cooled by increased reforming. The increased reforming takes place in part inherently through increased reactivity at elevated temperature and through an efficient catalyst h or an increased catalytic coating of the inner surface of the blade 52 with the catalyst h.
Fig. 3 zeigt eine Kombikraftanlage 58, insbesondere eine Gas- und Dampfturbinenanlage, mit einer Gasturbinenanlage 1 gemäß Fig. 1, die über die das heiße Abgas f führende Abgasleitung 30 mit einer Dampfturbinenanlage 59 verbunden ist. Die Dampfturbinenanlage 59 umfaßt einen Dampferzeuger 60 so wie eine dem Dampferzeuger 60 nachgeschaltete Dampfturbine 62, der über eine Dampfleitung 64 heißer Wasserdampf i zuge führt wird. Der Dampfturbine 62 ist ein Kondensator 66, an den ein Speisewasserbehälter 68 angeschlossen ist, nachge schaltet. An den Speisewasserbehälter 68 ist eine Speisewas serleitung 70 zum Zuführen von Speisewasser j in den Dampfer zeuger 60 angeschlossen. Die Dampfturbine 62 ist über eine Turbinenwelle 72 mit einem zweiten Generator 74 verbunden. FIG. 3 shows a combined cycle power plant 58 , in particular a gas and steam turbine plant, with a gas turbine plant 1 according to FIG. 1, which is connected to a steam turbine plant 59 via the exhaust pipe 30 carrying the hot exhaust gas f. The steam turbine system 59 comprises a steam generator 60 as well as a steam turbine 62 connected downstream of the steam generator 60 , which is supplied with hot steam i via a steam line 64 . The steam turbine 62 is a condenser 66 , to which a feed water tank 68 is connected, nachge switches. To the feed water tank 68 , a feed water line 70 for supplying feed water j into the steamer 60 is connected. The steam turbine 62 is connected to a second generator 74 via a turbine shaft 72 .
Zur Kühlung der heißen Teile der Gasturbine 2 umfaßt die Kom bikraftanlage 58 die Mischvorrichtung 18, an die die Abzwei gungsleitung 20 zum Zuführen von Brennstoff b, insbesondere Erdgas, angeschlossen ist. Von der Dampfturbine 62 mündet eine Anzapfleitung 76 zum Zuführen von Wasserdampf k in die Mischvorrichtung 18. Der Brennstoff b sowie der Wasserdampf k werden in der Mischvorrichtung 18 zu dem Kühlmittel g, insbe sondere ein Erdgas-Wasserdampf-Gemisch, gemischt, das über die Kühlmittelleitung 23 der Gasturbine 2 zugeführt wird. In der Gasturbine 2 wird das in der Mischvorrichtung 18 erzeugte Kühlmittel g zur Kühlung von heißen Teilen der Gasturbine 2 genutzt. Das dabei durch Reformierung in den heißen Teilen der Gasturbine 2 entstehende Reformat e wird über die Ab gangsleitung 38 der Brennkammer 10 zugeführt oder über nicht näher dargestellte Öffnungen in den heißen Teilen in den Ar beitsraum der Gasturbine 2 geführt.To cool the hot parts of the gas turbine 2, the com bi-power plant 58 comprises the mixing device 18 to which the branch line 20 for supplying fuel b, in particular natural gas, is connected. From the steam turbine 62 , a bleed line 76 for supplying water vapor k opens into the mixing device 18 . The fuel b and the water vapor k are mixed in the mixing device 18 to form the coolant g, in particular a natural gas / water vapor mixture, which is supplied to the gas turbine 2 via the coolant line 23 . In the gas turbine 2 , the coolant g generated in the mixing device 18 is used to cool hot parts of the gas turbine 2 . The resulting reformate in the hot parts of the gas turbine 2 reformate e is supplied via the outlet line 38 from the combustion chamber 10 or through openings (not shown) in the hot parts in the working area of the gas turbine 2 .
Fig. 4 zeigt eine Kombikraftanlage 80 mit einer Gasturbinen anlage 1 gemäß Fig. 1 und einer Dampfturbinenanlage 59 gemäß Fig. 3 mit einem CO2-Abscheider 82, der an den Dampferzeuger 60 über eine Rauchgasableitung 84 angeschlossen ist. Fig. 4 shows a combined cycle plant 80 with a gas turbine plant 1 according to FIG. 1 and a steam turbine plant 59 according to FIG. 3 with a CO 2 separator 82 which is connected to the steam generator 60 via a flue gas discharge line 84 .
Zur Kühlung der heißen Teile der Gasturbine 2 umfaßt die Kom bikraftanlage 80 die Mischvorrichtung 18, an die wie bei der Kombikraftanlage 58 die Abzweigungsleitung 20 zum zuführen von Brennstoff b, insbesondere Erdgas, angeschlossen ist. An stelle der Anzapfleitung 76 umfaßt die Kombikraftanlage 80 eine vom CO2-Abscheider 82 abgehende und CO2 führende Leitung 86, die in die Mischvorrichtung 18 mündet. In der Mischvor richtung 18 wird der Brennstoff b mit dem Kohlendioxid ge mischt. Das erzeugte Brennstoffgemisch, insbesondere ein Erd gas-Kohlendioxidgemisch, wird als Kühlmittel g der Gasturbine 2 zur Kühlung von heißen Teilen zugeführt. Wie bereits oben beschrieben, werden die mittels eines solchen Kühlmittels g gekühlten Turbinenteile zusätzlich durch die in den heißen Turbinenteilen stattfindende CO2-Reformierung gekühlt. Analog zu der Kombikraftanlage 58 wird das in den heißen Turbinen teilen entstehende Reformat e entweder der Brennkammer 10 oder dem Arbeitsraum der Gasturbine 2 zugeführt.To cool the hot parts of the gas turbine 2, the com bi-power plant 80 comprises the mixing device 18 , to which, as in the combined power plant 58, the branch line 20 for supplying fuel b, in particular natural gas, is connected. In place of the bleed line 76, the combined power plant 80 comprises a line 86 leading from the CO 2 separator 82 and leading to CO 2 , which opens into the mixing device 18 . In the mixing device 18 , the fuel b is mixed with the carbon dioxide. The fuel mixture generated, in particular a natural gas-carbon dioxide mixture, is supplied as a coolant g to the gas turbine 2 for cooling hot parts. As already described above, the turbine parts g cooled by means of such a coolant are additionally cooled by the CO 2 reforming taking place in the hot turbine parts. Analogously to the combined cycle power plant 58 , the reformate e formed in the hot turbines is fed either to the combustion chamber 10 or to the working space of the gas turbine 2 .
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere darin, daß in besonders einfacher Weise und mit geringem baulichen Aufwand eine Zwischenerhitzung von Rauchgas in der Gasturbine, bedingt durch einen besonders hohen Kühleffekt mittels Reformierung in heißen Turbinenteilen, gewährleistet ist. Dadurch ist der thermodynamische Prozeß in der Gastur bine optimiert. Insbesondere durch die Erhöhung der maximalen Arbeitstemperatur, bedingt durch die Kühlung mittels Refor mierung, wird der Wirkungsgrad der Gasturbine und demzufolge auch der Wirkungsgrad eines der Gasturbine nachgeschalteten Dampfturbinenanlage verbessert.The advantages achieved with the invention are in particular the fact that in a particularly simple manner and with little structural effort an intermediate heating of flue gas in the Gas turbine due to a particularly high cooling effect by means of reforming in hot turbine parts is. Thereby the thermodynamic process is in the gas bine optimized. Especially by increasing the maximum Working temperature, due to cooling using Refor mation, the efficiency of the gas turbine and consequently also the efficiency of a gas turbine downstream Steam turbine plant improved.
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