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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Gasturbinen-Kombikraftwerk,
und insbesondere auf ein Gasturbinen-Kombikraftwerk, bei dem eine
Erwärmung
von Brennstoff und eine Kühlung
einer Gasturbinenlaufschaufel- und
-leitschaufel-Kühlluft
durch Dampf ausgeführt
werden, der an einem Abwärme-Rückgewinnungskessel
erzeugt wird, so dass ein Wirkungsgrad verbessert wird.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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14 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinensystems mit kombiniertem Zyklus
bzw. eines Gasturbinen-Kombikraftwerks
nach dem Stand der Technik. In 14 ist
das Kombikraftwerk nach dem Stand der Technik durch eine Gasturbine 8,
einen Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 und
eine Dampfturbine 29 aufgebaut. In der Gasturbine 8 wird
Saugluft in einen Kompressor 2 aufgenommen, um auf einen vorbestimmten
Druck komprimiert zu werden, und während die Druckluft teilweise
zur Kühlung
von Gasturbinenschaufeln verwendet wird, wird der Großteil hiervon
in eine Brennkammer 3 geleitet, um mit Brennstoff zur Erzeugung
eines Hochtemperaturgases gemischt zu werden. Das Hochtemperaturgas tritt
in eine Turbine 6 ein, um zur Arbeit zu expandieren, und
eine Turbinen-Ausgangsleistung nach Abzug einer Kompressor-Ausgangsleistung
erzeugt an einem Generator 1 elektrische Energie.
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Während die
Auslassluft des Kompressors 2 teilweise zur Schaufel-Kühlung in
der Turbine 6 verwendet wird, wird diese Luft mit hoher
Temperatur auf eine vorbestimmte Temperatur an einem Schaufel-Kühlluftkühler gekühlt, der
ein Kühlgebläse 5 aufweist,
und wird dann für
die Turbinenschaufel-Kühlung
verwendet. Somit wird die auf diese Weise vom Kompressor 2 abgeleitete
Luft einmal an dem Schaufel-Kühlluftkühler 4 mittels
des Kühlgebläses 5 gekühlt, um
dann der Turbine 6 zugeführt zu werden. Durch diese
Kühlung
mittels des Kühlgebläses 5 wird Wärme aus
dem Schaufel-Kühlluftkühler 4 ungenutzt nach
außen
abgeführt,
und dies hat zu einer Verringerung des Wärmewirkungsgrads der Gasturbine und
des Kombikraftwerks geführt
(Gasturbinenwirkungsgrad und kombinierter Wirkungsgrad). Es ist anzumerken,
dass der Brennstoff ohne Vorheizen der Brennkammer 3 zugeführt wird.
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Andererseits
wird im Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 Auslaßdampf einer
Niederdruckturbine 23 von Dampf an einem Kondensator 25 in
Wasser umgewandelt. Dann wird das Wasser an einer Speisewasserpumpe 26 druckbeaufschlagt
und an einem Speisewasser-Heizelement 10 erwärmt, um zu
gesättigtem
Wasser zu werden. Dieses gesättigte Wasser
wird in drei Wassersysteme aufgeteilt. Das erste wird zu gesättigtem
Dampf an einem Niederdruckverdampfer 11, wird zu überhitztem
Dampf an einem Niederdrucküberhitzer 15,
und wird dann einem Einlaß der
Niederdruckturbine 23 zugeführt. Das zweite wird auf einen
vorbestimmten Druck an einer Zwischendruckpumpe 28 druckbeaufschlagt, wird
zu gesättigtem
Wasser an einem Zwischendruck-Economizer 12, wird zu gesättigtem
Dampf an einem Zwischendruckverdampfer 14, und wird zu überhitztem
Dampf an einem Zwischendrucküberhitzer 16,
wonach es einem Einlaß eines
Wiedererhitzers 20 zugeführt wird.
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Das
dritte wird auf einen vorbestimmten Druck an einer Hochdruckpumpe 27 druckbeaufschlagt,
wird zu gesättigtem
Wasser an einem ersten Hochdruck-Economizer 13 und einem
zweiten Hochdruck-Economizer 17, wird zu gesättigtem
Dampf an einem Hochdruckverdampfer 18 und wird zu überhitztem
Dampf an einem Hochdrucküberhitzer 19, wonach
es in eine Hochdruckturbine 21 geleitet wird. Der erwähnte überhitzte
Dampf tritt in die Hochdruckturbine 21, die Zwischendruckturbine 22 bzw.
die Niederdruckturbine 23 ein, um zur Erzeugung einer Ausgangsleistung
zu expandieren, und diese Ausgangsleistung wird an einem Generator 24 in
elektrische Energie umgewandelt.
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Wie
oben erwähnt
wurde, wird bei dem vorbekannten Gasturbinen-Kombikraftwerk der
Brennstoff der Brennkammer zugeführt,
ohne vorher erwärmt
zu werden, und die Duckluft aus dem Kompressor wird teilweise in
den Schaufel-Kühlluftkühler geleitet,
um gekühlt
zu werden, und wird dann zur Kühlung
der Gasturbinenlaufschaufeln und -leitschaufeln zugeführt. Die
Kühlung
der Brennkammer wird ebenfalls durch Kühlluft vorgenommen. Die Luft zum
Kühlen
der Schaufeln wird einmal an dem Schaufel-Kühlluftkühler mittels des Kühlgebläses gekühlt, und
die durch die Kühlung
erhaltene Wärme wird
nutzlos nach außen
abgeführt,
und dies hat zu einer Verringerung des thermischen Wirkungsgrads der
Gasturbine und des Kombikraftwerks geführt.
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EP-A-0931911
offenbart ein Gasturbinen-Kombikraftwerk mit den Merkmalen des Oberbegriffs
von Anspruch 1 oder Anspruch 3. Dieses System hat kein Kühlsystem
zum Kühlen
der Brennkammer oder der Schaufeln der Turbine.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht des oben erwähnten
Problems im Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Gasturbinen-Kombikraftwerk bereitzustellen, bei dem
ein einer Gasturbinenbrennkammer zuzuführender Brennstoff durch Dampf
vorgewärmt
wird, der aus einem Abwärme-Rückgewinnungskessel
entnommen wird, bei dem ein Brennkammer-Endrohr durch den aus dem Abwärme-Rückgewinnungskessel
entnommenen Dampf anstelle von Luft gekühlt wird, und bei dem Gasturbinen-Laufschaufeln und
-leitschaufeln ebenfalls durch den aus dem Abwärme-Rückgewinnungskessel entnommenen
Dampf gekühlt
werden, und der Dampf nach seiner Nutzung zur Kühlung des Brennkammer-Endrohrs
oder der Gasturbinen-Laufschaufeln und -leitschaufel zurückgeführt wird,
um recycelt zu werden, so dass der Wirkungsgrad der Gasturbine und
des Kombikraftwerks verbessert werden kann.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, stellt
die vorliegende Erfindung ein Gasturbinen-Kombikraftwerk mit den
Merkmalen von Anspruch 1 oder Anspruch 3 bereit. Bevorzugte Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Gemäß der Erfindung
wird das an dem Zwischendruck-Economizer
erwärmte
gesättigte
Wasser teilweise umgeleitet, um zu dem Brennstoff-Heizelement zum
Wärmeaustausch
mit dem Brennstoff zu strömen.
Dann wird das gesättigte
Wasser dem Einlaß des
Speisewasser-Heizelements oder dem Kondensator zugeführt. Der
Brennstoff wird an dem Brennstoffheizelement erwärmt und der Brennkammer zugeführt. Dadurch
verringert sich die Brennstoffströmungsgeschwindigkeit und es
wird eine Wirkung erzielt, den kombinierten Wirkungsgrad zu verbessern.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird das Endrohr der Brennkammer durch den Zwischendrucküberhitzer-Auslaßdampf gekühlt, und der
erwärmte
Dampf wird dem Einlaß der
Zwischendruckturbine zugeführt.
Dadurch nimmt die Menge der in der Brennkammer verwendeten Verbrennungsluft
zu, und die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer wird im Vergleich
zu der Luftkühlung verringert.
Somit wird eine Erzeugung von NOx verringert.
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Gemäß der Erfindung
werden die Leitschaufeln und die Laufschaufeln der Turbine durch
von dem Auslaß der
Hochdruckturbine zugeführten Dampf
gekühlt.
Der durch die Kühlung
der Leitschaufeln erwärmte
Dampf wird dem Einlaß der
Zwischendruckturbine zugeführt,
und der durch die Kühlung der
Laufschaufeln erwärmte
Dampf wird dem mittleren Abschnitt des Wiedererhitzers zugeführt. Dadurch
wird die Kühlluftmenge,
die zur Kühlung
der Leitschaufeln und der Laufschaufeln verwendet wurde, stark reduziert,
so dass die Verbrennungsluft zunehmen kann, und es wird die Wirkung
erhalten, dass sowohl die Gasturbinen-Ausgangsleistung als auch
der Wirkungsgrad verbessert wird, was sowohl eine Verbesserung der
kombinierten Ausgangsleistung als auch des Wirkungsgrads ergibt.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung wird das Endrohr der Brennkammer durch einen Teil des
Hochdruckturbinen-Auslaßdampfs
und nicht durch den Zwischendrucküberhitzer-Auslaßdampf gekühlt, sondern
der Zwischendrucküberhitzer-Auslaßdampf wird
in den Einlaß des LaufSchaufel-Kühldampfs
gemischt, so dass die LaufSchaufel-Kühldampf-Zuführtemperatur
gesenkt werden kann. Da die Zwischendrucküberhitzer-Auslaßtemperatur
niedriger ist als die Hochdruckturbinen-Auslaßtemperatur, wird die LaufSchaufel-Kühldampf-Zuführtemperatur
verringert, und eine Kühlung
der Laufschaufeln, die einen wichtigen Drehteil bilden, kann verstärkt werden.
Auch wird wie bei der obigen Ausführungsform der Erfindung der
Brennstoff an dem Brennstofferhitzer erwärmt, und dadurch wird die Brennstoffströmungsgeschwindigkeit
geringer als im herkömmlichen
Fall, und der Gasturbinenwirkungsgrad und der kombinierte Wirkungsgrad können verbessert
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird das Hochdruckpumpen-Auslaßwasser
teilweise umgeleitet, um in Wärmeaustausch
mit der Schaufel-Kühlluft
des Kühlsystems
zum Kühlen
der Schaufel-Kühlluft
zu treten. Das so einem Wärmeaustausch unterzogene
Wasser wird erwärmt
und dem Hochdruckverdampfer zugeführt. Während die Abwärme des
Kühlsystems
zum Kühlen
der Schaufel-Kühlluft wegen
der Kühlung
durch das Kühlgebläse nutzlos nach
außen
abgeführt
wurde, wird dadurch diese Abwärme
genutzt, so dass die Menge des erzeugten Hochdruckdampfs des Abwärme-Rückgewinnungskessels
erhöht
werden kann. Somit wird die Dampfturbinen-Ausgangsleistung erhöht, und der kombinierte Wirkungsgrad
und die kombinierte Ausgangsleistung werden verbessert.
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Falls
der Brennstoff eine hohe Temperatur aufweist, ohne vorerwärmt worden
zu sein, oder falls das Erwärmen
des Brennstoffs wegen der Eigenschaft des Brennstoffs gefährlich ist,
wird das Öffnungs-/Schließventil
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
geschlossen, so dass der Aufbau so vorgenommen werden kann, als
ob kein Brennstoffheizelement zum Vorwärmen des Brennstoffs vorgesehen
wäre.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks eines ersten Beispiels,
das zur Erläuterung
bestimmter Aspekte einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient,
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2 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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3 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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4 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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5 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks eines fünften Beispiels,
das zur Erläuterung
bestimmter Aspekte einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient,
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6 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer sechsten
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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7 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer siebten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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8 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer achten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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9 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks eines neunten Beispiels,
das zur Erläuterung
bestimmter Aspekte einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient,
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10 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer zehnten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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11 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer elften Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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12 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer zwölften Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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13 ein
Systemdiagramm zur Darstellung eines repräsentativen Beispiels von Modifikationen der
ersten bis zwölften
Beispiele und Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung, und
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14 ein
Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks nach dem Stand
der Technik.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend
werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie Beispiele, die zur Erläuterung bestimmter Aspekte
hiervon dienen, konkret unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
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1 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks eines ersten Beispiels,
das zur Erläuterung
bestimmter Aspekte einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient. In 1 ist das vorliegende erste
Beispiel in dem durch die Bezugsziffern 30, 31, 32 gezeigten
Abschnitt gekennzeichnet, und der Aufbau des restlichen Abschnitts
ist der gleiche wie bei dem in 14 gezeigten
Stand der Technik. Folglich entfällt
eine Beschreibung des Abschnitts, der dem vorbekannten Fall gleichkommt
und auf diesen anwendbar ist, und es wird nachstehend nur der kennzeichnende
Teil der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In 1 wird
gesättigtes
Wasser von etwa 250°C
an einem Auslaß des
Zwischendruck-Economizers 12 teilweise in ein Brennstoffheizelement 30 über eine
Rohrleitung 31 zum Erwärmen
des Brennstoffs umgeleitet. Der Brennstoff wird auf etwa 210°C durch das
gesättigte
Wasser erwärmt
und der Brennkammer 3 der Turbine zugeführt. Das gesättigte Wasser,
das zum Erwärmen
des Brennstoffs verwendet wird und auf etwa 100°C an dem Brennstofferwärmer 30 abgekühlt wird,
wird in einen Einlaß des Speisewasser-Heizelements 10 über eine
Rohrleitung 32 eingeleitet. Es ist anzumerken, dass die Rohrleitung 32 mit
dem Kondensator 25 verbunden sein kann, wie später mit
Bezug auf 13 beschrieben wird, statt mit
dem Einlaß des
Speisewasser-Heizelements 10 verbunden zu sein.
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Bei
dem erwähnten
ersten Beispiel wird der Brennstoff vorgewärmt, um durch Dampf am Brennstoffheizelement 30 in
der Temperatur angehoben zu werden, und wird der Brennkammer 3 zugeführt, wodurch
die notwendige Brennstoffströmungsgeschwindigkeit
geringer wird, und der Gasturbinen-Wirkungsgrad sowie der kombinierte Wirkungsgrad
verbessert werden.
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2 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer zweiten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 2 ist die vorliegende zweite
Ausführungsform
in dem durch die Bezugsziffern 33, 34 dargestellten
Abschnitt gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Dampfkühlsystems
zum Kühlen
eines Endrohrs der Brennkammer 3 sind, wobei der Aufbau
des restlichen Abschnitts der gleiche ist wie bei dem in 1 gezeigten
ersten Beispiel. Das Merkmal der Rohrleitungen 33, 34 wird
nachstehend beschrieben.
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Während bei
dem in 1 gezeigten ersten Beispiel das Endrohr der Brennkammer 3 durch
Auslassluft des Kompressors 2 gekühlt wird, obwohl dies nicht
dargestellt ist, wird bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform
gemäß 2 Dampf
von etwa 250°C
an einem Auslaß des
Zwischendrucküberhitzers 16 in
das Endrohr der Brennkammer 3 zu dessen Kühlung über die
Rohrleitung 33 geleitet, und der für die Kühlung verwendete, auf etwa
580 bis 590°C erwärmte Dampf
wird einem Einlaß der
Zwischendruckturbine 22 über die Rohrleitung 34 zugeleitet.
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Bei
der vorliegenden zweiten Ausführungsform
wird wie bei dem in 1 gezeigten ersten Beispiel
der Brennstoff an dem Brennstoffheizelement 30 erwärmt, und
dadurch wird die Brennstoffströmungsgeschwindigkeit
im Vergleich zu dem vorbekannten Fall geringer und der Gasturbinenwirkungsgrad
sowie der kombinierte Wirkungsgrad werden verbessert, und zusätzlich zu
dieser Wirkung wird das Endrohr der Brennkammer 3 durch
den Dampf gekühlt,
so dass die in der Brennkammer 3 zu verwendende Verbrennungsluftmenge
erhöht
werden kann, wodurch die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 3 im
Vergleich zu dem Fall, bei dem das Brennkammer-Endrohr durch Luft
gekühlt
wird, niedriger wird, und das Auftreten von NOx reduziert werden
kann.
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3 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer dritten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 3 ist die vorliegende dritte
Ausführungsform
in dem durch die Bezugsziffern 35, 36, 37, 38 dargestellten
Abschnitt gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Dampfkühlsystems
zum Kühlen
einer Leitschaufel 7 und einer Laufschaufel 7' der Turbine 6 sind,
und der Aufbau der restlichen Teile ist der gleiche wie bei der in 2 gezeigten
zweiten Ausführungsform.
Das Merkmal der Rohrleitungen 35, 36, 37, 38 wird
nachstehend beschrieben.
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In 3 wird
Dampf von etwa 360°C,
der von einem Auslaß der
Hochdruckturbine 21 kommt, teilweise über die Rohrleitungen 35, 36 geleitet,
um der Turbine 6 zum Kühlen
der Turbinenleitschaufel 7 und -laufschaufel 7' zugeführt zu werden.
Der zur Kühlung
der Leitschaufel 7 und auf etwa 580°C erwärmte Dampf wird einem Einlaß der Zwischendruckturbine 22 in
der Rohrleitung 37 zugeführt. Der zur Kühlung der
Laufschaufel 7' verwendete
und auf etwa 380°C
erwärmte
Dampf wird einem mittleren Abschnitt des Wiedererhitzers 20 über die
Rohrleitung 38 zugeführt.
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Durch
den erwähnten
Aufbau wird Kühlluft, die
zur Kühlung
der Turbinenleitschaufel 7 und -laufschaufel 7' verwendet wurde,
in ihrer Menge weitgehend reduziert, so dass Verbrennungsluft zunehmen kann,
und sowohl die Ausgangsleistung als auch der Wirkungsgrad der Gasturbinen
verbessert werden, was eine Verbesserung sowohl der kombinierten Ausgangsleistung
als auch des kombinierten Wirkungsgrads ergibt. Es ist anzumerken,
dass, da ein Teil der Leitschaufel 7 einer hinteren Stufe
nach wie vor durch Luft gekühlt
werden muß und
Detailabschnitte der Laufschaufel 7' ebenfalls durch Luft gekühlt werden
müssen,
und die hierfür
verwendete Luft sowie die Dichtungsluft für die Schaufeln aus der von
dem Schaufel-Kühlluftkühler 4 kommenden Kühlluft entnommen
werden, kann die Schaufel-Kühlluft
nicht vollständig
eliminiert werden.
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4 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer vierten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 4 ist im Vergleich zu der in 3 gezeigten
dritten Ausführungsform
die vorliegende vierte Ausführungsform
durch die Bezugsziffern 38, 40 gekennzeichnet, die
Rohrleitungen eines Dampfkühlsystems
für das Brennkammer-Endrohr
sind, und die Bezugsziffer 41 eine Rohrleitung eines Dampfkühlsystems
für die Turbinenlaufschaufel
ist, wobei das Dampfkühlsystem
des Brennkammer-Endrohrs der dritten Ausführungsform gemäß 3 verändert ist
und ein weiteres Dampfzuführsystem
zum Zuführen
von Dampf zu der Laufschaufel 7' über die Rohrleitung 41 hinzugefügt wird.
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Wenn
bei der in 3 gezeigten dritten Ausführungsform
das Endrohr der Brennkammer 3 durch Auslassdampf des Zwischendrucküberhitzers 16 gekühlt wird,
wird bei der vorliegenden, in 4 gezeigten
Ausführungsform
das Endrohr durch Dampf gekühlt,
der teilweise über
die Rohrleitung 39 vom Auslassdampf der Hochdruckturbine 21 abgezweigt
wird, und der für
die Kühlung
verwendete und auf etwa 580°C
erhitzte Dampf strömt
durch die Rohrleitung 40, um in die Rohrleitung 34 zu
münden,
welche mit dem Einlaß der
Zwischendruckturbine 22 verbindet. Ferner strömt Auslassdampf
von etwa 250°C
des Zwischendrucküberhitzers 16 durch
die Rohrleitung 41, um in einen Turbineneinlaß des Kühldampfs
der Laufschaufel 7' gemischt
zu werden, so dass die Zuführtemperatur
des LaufSchaufel-Kühldampfs
gesenkt werden kann.
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5 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks eines fünften Beispiels,
das zur Erläuterung
bestimmter Aspekte einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient. In 5 ist das vorliegende fünfte Beispiel
in dem durch die Bezugsziffern 42, 43 dargestellten
Abschnitt gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Kühlsystems
eines Schaufel-Kühlluftkühlers 4 sind, welche
das Luftkühlsystem
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 des
in 1 gezeigten ersten Beispiels ersetzen, wobei der
Aufbau des restlichen Abschnitts der gleiche ist wie bei dem in 1 gezeigten
ersten Beispiel. Das Merkmal der Rohrleitungen 42, 43 wird nachstehend
beschrieben.
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Während bei
dem in 1 gezeigten ersten Beispiel wie in dem in 14 gezeigten
vorbekannten Fall der Schaufel-Kühlluftkühler 4 durch
das Kühlgebläse 5 gekühlt wird,
wird in dem vorliegenden fünften
Beispiel Wasser von etwa 160°C
an einem Auslaß der
Hochdruckpumpe 27 teilweise über die Rohrleitung 42 umgeleitet,
um an dem Schaufel-Kühlluftkühler 4 in
Wärmeaustausch
zu treten. Das Wasser wird nach dem Wärmeaustausch auf etwa 340°C erwärmt und über die
Rohrleitung 43 dem Hochdruckverdampfer 18 zugeführt. Somit
wird die von dem Kompressor 2 kommende Luft von etwa 480°C auf etwa
200°C an
dem Schaufel-Kühlluftkühler 4 abgekühlt und
den Schaufeln der Turbine 6 zugeführt. Während in dem danach zum Antrieb
des Kühlgebläses 5 verwendeten
Kühlsystem
Wärme des
Schaufel-Kühlluftkühlers 4 nutzlos
nach außen abgeführt wurde,
wird bei dem vorliegenden fünften Beispiel
der an dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 erzeugte
Hochdruckdampf in der Menge gesteigert, und dadurch wird die Dampfturbinen-Ausgangsleistung
erhöht
und sowohl der kombinierte Wirkungsgrad als auch die kombinierte
Ausgangsleistung können
verbessert werden.
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6 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer sechsten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 6 ist die vorliegende sechste
Ausführungsform
durch den durch die Bezugsziffern 42, 43 dargestellten
Abschnitt gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Kühlsystems
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 sind, welche
das Luftkühlsystem
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 der
in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform ersetzen, wobei
der Aufbau der anderen Abschnitte der gleiche ist wie bei der in 2 gezeigten
zweiten Ausführungsform.
Das Merkmal der Rohrleitungen 42, 43 wird nachstehend
beschrieben.
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Während bei
der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform der Schaufel-Kühlluftkühler 4 durch das
Kühlgebläse 5 gekühlt wird,
wird bei der vorliegenden sechsten Ausführungsform Wasser von etwa 160°C am Auslaß der Hochdruckpumpe 27 teilweise über die
Rohrleitung 42 umgeleitet, um am Schaufel-Kühlluftkühler 4 in
Wärmeaustausch
zu treten. Das Wasser wird nach dem Wärmeaustausch auf etwa 340°C erwärmt und
dem Hochdruckverdampfer 18 über die Rohrleitung 43 zugeführt. Während bei dem
bisher angewandten Kühlsystem
zum Antrieb des Kühlgebläses Wärme des
Schaufel-Kühlluftkühlers 4 nutzlos
nach außen
abgeführt
wurde, wird bei der vorliegenden sechsten Ausführungsform, welche den erwähnten Aufbau
anwendet, der an dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 erzeugte
Hochdruckdampf in der Menge gesteigert, und dadurch wird die Dampfturbinenausgangsleistung
erhöht,
und sowohl der kombinierte Wirkungsgrad als auch die kombinierte
Ausgangsleistung können
verbessert werden.
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7 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer siebten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 7 ist die vorliegende siebte
Ausführungsform
in dem durch die Bezugsziffern 42, 43 dargestellten
Abschnitt gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Kühlsystems
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 sind, welche
das Luftkühlsystem
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 der
in 3 gezeigten dritten Ausführungsform ersetzt, wobei der
Aufbau der restlichen Teile der gleiche ist wie bei der in 3 gezeigten
dritten Ausführungsform.
Das Merkmal der Rohrleitungen 42, 43 wird nachstehend
beschrieben.
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Während bei
der in 3 gezeigten dritten Ausführungsform der Schaufel-Kühlluftkühler 4 durch das
Kühlgebläse 5 gekühlt wird,
wird bei der vorliegenden siebten Ausführungsform Wasser von etwa 160°C am Auslaß der Hochdruckpumpe 27 teilweise über die
Rohrleitung 42 umgeleitet, um am Schaufel-Kühlluftkühler 4 in
Wärmeaustausch
zu treten. Das Wasser wird nach dem Wärmeaustausch auf etwa 340°C erwärmt und
dem Hochdruckverdampfer 18 über die Rohrleitung 43 zugeführt. Während bei dem
bisher angewandten Kühlsystem
zum Antrieb des Kühlgebläses 5 Wärme des
Schaufel-Kühlluftkühlers 4 nutzlos
nach außen
abgeführt
wurde, wird bei der vorliegenden siebten Ausführungsform, welche den erwähnten Aufbau
anwendet, der an dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 erzeugte
Hochdruckdampf in der Menge gesteigert, und dadurch wird die Dampfturbinenausgangsleistung
erhöht,
und sowohl der kombinierte Wirkungsgrad als auch die kombinierte
Ausgangsleistung können
verbessert werden.
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8 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer achten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 8 ist die vorliegende achte
Ausführungsform
durch den durch die Bezugsziffern 42, 43 dargestellten
Abschnitt gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Kühlsystems
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 sind, welche
das Luftkühlsystem
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 der
in 4 gezeigten vierten Ausführungsform ersetzen, wobei
der Aufbau des restlichen Teils der gleiche ist wie bei der in 4 gezeigten vierten
Ausführungsform.
Das Merkmal der Rohrleitungen 42, 43 wird nachstehend
beschrieben.
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Während bei
der in 4 gezeigten vierten Ausführungsform der Schaufel-Kühlungsluftkühler 4 durch
das Kühlgebläse 5 gekühlt wird,
wird bei der vorliegenden achten Ausführungsform Wasser über etwa
160°C an
einem Auslaß der
Hochdruckpumpe 27 teilweise über die Rohrleitung 42 umgeleitet,
um in Wärmeaustausch
am Schaufel-Kühlungsluftkühler 4 zu
treten. Das Wasser wird nach dem Wärmeaustausch auf etwa 140°C erwärmt und
dem Hochdruckverdampfer 18 über die Rohrleitung 43 zugeführt. Während in
dem bisher angewandten Kühlsystem zum
Antrieb des Kühlgebläses 5 Wärme aus
dem Schaufel-Kühlungsluftkühler 4 nutzlos
nach außen abgeführt wurde,
wird bei der vorliegenden achten Ausführungsform, welche den erwähnten Aufbau
anwendet, der an dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 erzeugte
Hochdruckdampf in seiner Menge erhöht, und dadurch wird die Dampfturbinenausgangsleistung
erhöht,
und sowohl der kombinierte Wirkungsgrad als auch die kombinierte
Ausgangsleistung können
verbessert werden.
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9 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks eines neunten Beispiels,
das zur Erläuterung
bestimmter Aspekte einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient. In 9 ist das vorliegende neunte
(Beispiel) in dem durch die Bezugsziffern 42, 43 dargestellten
Abschnitt gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Kühlsystems
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 darstellen,
der das Luftkühlsystems
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 des
in 1 gezeigten ersten Beispiels ersetzt, und ist
auch in dem durch die Bezugsziffer 50 dargestellten Abschnitt
gekennzeichnet, der ein in einem Brennstoffheizsystem vorgesehenen Öffnungs-/Schließventil
ist, wobei der Aufbau der restlichen Teile der gleiche ist wie bei
dem in 1 gezeigten ersten Beispiel. Das Merkmal der Rohrleitungen 42, 43 und
des Öffnungs-/Schließventils
50 wird nachstehend beschrieben.
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Während bei
der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Schaufel-Kühlungsluftkühler 4 durch
das Kühlgebläse 5 gekühlt wird,
wird bei dem vorliegenden neunten Beispiel Wasser von etwa 160°C an einem
Auslaß der
Hochdruckpumpe 27 teilweise über die Rohrleitung 42 umgeleitet,
um am Schaufel-Kühlluftkühler 4 einem
Wärmeaustausch unterzogen
zu werden. Das Wasser wird nach dem Wärmeaustausch auf etwa 340°C erwärmt und
wird dem Hochdruckverdampfer 18 über die Rohrleitung 43 zugeführt. Während bei
dem bisher angewandten Kühlsystem
zum Antrieb des Kühlgebläses 5 Wärme des
Schaufel-Kühlluftkühlers 4 nutzlos
nach außen abgeführt wurde,
wird die Menge des an dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 erzeugten
Hochdruckdampfs erhöht
und dadurch die Dampfturbinenausgangsleistung erhöht, und
sowohl der kombinierte Wirkungsgrad als auch die kombinierte Ausgangsleistung
können
verbessert werden. Falls der Brennstoff eine hohe Temperatur aufweist,
ohne vorgewärmt
worden zu sein, oder falls das Erwärmen des Brennstoffs wegen
der Eigenschaften des Brennstoffs gefährlich ist, wird das Öffnungs-/Schließventil 50 geschlossen,
so dass der Aufbau so erfolgen kann, als ob kein Brennstoffheizelement 30 vorgesehen
wäre.
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10 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer zehnten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 10 ist die vorliegende zehnte
Ausführungsform in
dem durch die Bezugsziffern 42, 43 dargestellten Abschnitt
gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Kühlsystems des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 sind, welche
das Luftkühlsystem
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 der
in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform ersetzen, und auch
in dem durch die Bezugsziffer 50 gezeigten Abschnitt gekennzeichnet, der
ein Öffnungs-/Schließventil
ist, welches in einem Brennstoffheizsystem vorgesehen ist, wobei
der Aufbau der restlichen Teile der gleiche ist wie bei der in 2 gezeigten
zweiten Ausführungsform.
Das Merkmal der Rohrleitungen 42, 43 und des Öffnungs-/Schließventils 50 wird
nachstehend beschrieben.
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Während in
der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform der Schaufel-Kühlluftkühler 4 durch das
Kühlgebläse 5 gekühlt wird,
wird bei der vorliegenden zehnten Ausführungsform Wasser von etwa 160°C im Auslaß der Hochdruckpumpe 27 teilweise über die
Rohrleitung 42 umgeleitet, um am Schaufel-Kühlluftkühler 4 einem
Wärmeaustausch
unterzogen zu werden. Das Wasser wird nach dem Wärmeaustausch auf etwa 340°C erwärmt und
wird dem Hochdruckverdampfer 18 über die Rohrleitung 43 zugeführt. Während bei
dem bisher angewandten Kühlsystem
zum Antrieb des Kühlgebläses 5 Wärme des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 nutzlos
nach außen
abgeführt
wurde, wird bei der vorliegenden zehnten Ausführungsform, welche den erwähnten Aufbau
anwendet, der an dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 erzeugte
Hochdruckdampf in der Menge erhöht
und dadurch die Dampfturbinenausgangsleistung erhöht, und
sowohl der kombinierte Wirkungsgrad als auch die kombinierte Ausgangsleistung
können
verbessert werden. Falls der Brennstoff eine hohe Temperatur aufweist,
ohne vorgewärmt
worden zu sein, oder falls das Erwärmen des Brennstoffs wegen
der Eigenschaften des Brennstoffs gefährlich ist, wird das Öffnungs-/Schließventil 50 geschlossen,
so dass der Aufbau so erfolgen kann, als ob kein Brennstoffheizelement 30 vorgesehen
wäre.
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11 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer elften Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 11 ist die vorliegende elfte
Ausführungsform
in dem durch die Bezugsziffern 42, 43 gezeigten
Abschnitt gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Kühlsystems
des Schaufel-Kühlungskühlers 4 sind,
welche das Luftkühlsystem
des Schaufel-Kühlers 4 der
in 3 gezeigten dritten Ausführungsform ersetzen, sowie
in dem durch die Bezugziffer 50 gezeigten Abschnitt gekennzeichnet,
der ein Öffnungs-/Schließventil
ist, welches in einem Brennstoffheizsystem vorgesehen ist, wobei
der Aufbau der anderen Teile der gleiche ist wie bei der in 3 gezeigten
dritten Ausführungsform.
Das Merkmal der Rohrleitungen 42, 43 und des Öffnungs-/Schließventils 50 wird
nachstehend beschrieben.
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Während bei
der in 3 gezeigten dritten Ausführungsform der Schaufel-Kühlluftkühler 4 durch das
Kühlgebläse 5 gekühlt wird,
wird bei der vorliegenden elften Ausführungsform Wasser bei 160°C an einem
Auslaß der
Hochdruckpumpe 27 teilweise über die Rohrleitung 42 umgeleitet,
um an dem Schaufel-Kühlluftkühler 4 einen
Wärmeaustausch unterzogen
zu werden. Das Wasser wird nach dem Wärmeaustausch auf etwa 340°C erwärmt und
dem Hochdruckverdampfer 18 über die Rohrleitung 43 zugeführt. Während in
dem bisher angewandten Kühlsystem
zum Antrieb des Kühlgebläses 5 Wärme des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 nutzlos
nach außen
abgeführt
wurde, wird bei der vorliegenden elften Ausführungsform, welche den erwähnten Aufbau
anwendet, der an dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 erzeugte
Hochdruckdampf in der Menge erhöht
und dadurch die Dampfturbinenausgangsleistung erhöht, und
sowohl der kombinierte Wirkungsgrad als auch die kombinierte Ausgangsleistung
können
verbessert werden. Falls der Brennstoff eine hohe Temperatur aufweist, ohne
vorgewärmt
worden zu sein, oder falls das Erwärmen des Brennstoffs wegen
der Eigenschaften des Brennstoffs gefährlich ist, wird das Öffnungs-/Schließventil 50 geschlossen,
so dass der Aufbau so erfolgen kann, als ob kein Brennstoffheizelement 30 vorgesehen
wäre.
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12 ist
ein Systemdiagramm eines Gasturbinen-Kombikraftwerks einer zwölften Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 12 ist die vorliegende zwölfte Ausführungsform in
dem durch die Bezugsziffern 42, 43 gezeigten Abschnitt
gekennzeichnet, die Rohrleitungen eines Kühlsystems des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 darstellen,
welche das Luftkühlsystem
des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 der
in 4 gezeigten vierten Ausführungsform ersetzen, sowie
in dem durch die Bezugsziffer 50 dargestellten Abschnitt
gekennzeichnet, der ein Öffnungs-/Schließventil
ist, welches in dem Brennstoffheizsystem vorgesehen ist, wobei der
Aufbau des restlichen Teils der gleiche ist wie bei der in 4 gezeigten
vierten Ausführungsform.
Das Merkmal der Rohrleitungen 42, 43 und des Öffnungs-/Schließventils
50 wird nachstehend beschrieben.
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Während bei
der in 4 gezeigten vierten Ausführungsform der Schaufel-Kühlluftkühler 4 durch das
Kühlgebläse 5 gekühlt wird,
wird bei der vorliegenden zwölften
Ausführungsform
Wasser von etwa 160°C
an einem Auslaß der
Hochdruckpumpe 27 teilweise über die Rohrleitung 42 umgeleitet,
um an dem Schaufel-Kühlluftkühler 4 einem
Wärmeaustausch unterzogen
zu werden. Das Wasser nach dem Wärmeaustausch
wird auf etwa 340°C
erwärmt
und dem Hochdruckverdampfer 18 über die Rohrleitung 43 zugeführt. Während bei
dem bisher angewandten Kühlsystem
zum Antrieb des Kühlgebläses 5 Wärme des Schaufel-Kühlluftkühlers 4 nutzlos
nach außen
abgeführt
wurde, wird bei der den erwähnten
Aufbau anwendenden vorliegenden zwölften Ausführungsform die Menge des an
dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 9 erzeugten
Hochdruckdampfs erhöht
und dadurch die Dampfturbinen-Ausgangsleistung
verbessert, und es können
sowohl der kombinierte Wirkungsgrad als auch die kombinierte Ausgangsleistung
verbessert werden. Falls der Brennstoff eine hohe Temperatur aufweist,
ohne vorgewärmt
worden zu sein, oder falls das Erwärmen des Brennstoffs wegen
der Eigenschaften des Brennstoffs gefährlich ist, wird das Öffnungs-/Schließventil 50 geschlossen,
so dass der Aufbau so erfolgen kann, als ob kein Brennstoffheizelement 30 vorgesehen
worden wäre.
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Es
ist anzumerken, dass in jeder der 1 bis 12 die
sich von dem Brennstoffheizelement 30 erstreckende Rohrleitung 32 mit
dem Kondensator 25 verbunden werden kann, statt mit dem
Speisewasserheizelement 10 verbunden zu sein. Ein repräsentatives
Beispiel dieser Anordnung ist in 13 gezeigt.
In 13 ist die Rohrleitung 32 der 1 mit
dem Kondensator 25 verbunden, statt mit dem Speisewasserheizelement 10 verbunden
zu sein. Desgleichen können
die Rohrleitungen 32 der 2 bis 12 jeweils
so verändert
werden, dass sie mit dem Kondensator 25 verbunden sind,
um aber Komplexität
zu vermeiden, entfällt
deren Darstellung. Falls die Rohrleitung 32 mit dem Kondensator 25 verbunden
wird, wird die Strömungsgeschwindigkeit
des in den Kondensator 25 gelangenden gesättigten Wassers
größer, da
sich der Kondensator 25 in einem Vakuumzustand geringeren
Drucks befindet, und die Last der Speisewasserpumpe 26 wird
größer. Falls
die Rohrleitung 32 mit dem Einlaß des Speisewasser-Heizelements 10 verbunden
ist, nimmt die Speisewasserpumpe 26 keine große Last
auf, und der Wirkungsgrad des Systems wird in diesem Ausmaß verbessert.
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Es
wurden zwar bevorzugte Formen der vorliegenden Erfindung beschrieben,
es ist jedoch verständlich,
dass die Erfindung nicht auf die speziellen Aufbauten und Anordnungen
beschränkt
ist, wie sie hier dargestellt und beschrieben wurden, sondern auch
modifizierte Formen hiervon umfasst, wie sie in den Schutzumfang
der beigefügten
Ansprüche
fallen.