DE736818C - Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

• Gästurbinenanlage Es ist bekannt, bci Gasturbinenanlagenden Verdichter durch eine besondere Turbine anzutreiben. Die Drehzahl der Nutzleistungsturb.ine-ist dabei im allgemeinen konstamt, während sich die Drehzahl der Verdichterturbi.ne mit der Belastung ändert. Mit der Belastungsänderung ändert sich auch das Verhältnis der Leistungen zueinander, und es muß auf _ irgendeine Art die Leistungsverminderung .der einen Turbine gegenüber der anderen ausgeglichen werden. Es sind verschiedene Bauarten bekannt, um dieses Ziel zu erreichen. Bei allen wird aber der Wirkungsgrad der Anlage bei Teillast gurch die getroffenen Maßnahmen verringert: Bei Teillast sinkt bekanntlich .der Wirkungsgrad der Turbinen und damit steigt die Temperatur am Turbinenaustritt. Um eine unzulässig hohe Temperatur zu vermeiden, muß daher bei Teillast die Verbrennungstemperatur herabgesetzt werden, was eine Einbuße an Wirkungsgrad bedeutet. Es sind auch Ausführungen bekannt, bei welchen dem Verdichter in einer Zwischenstufe Luft entzogen und z. B. der Nutzleistungsturbine zugeführt wird; dadurch sinkt die Temperatur vor dieser Turbine und dementsprechend der Wirkungsgrad der An-1 age.
• Gemäß- der Erfindung wird bei einer Gasturbinenanlage mit mindestens einer Nutzleistungsturbine, mindestens einer auf einer besonderen Welle arbeitenden Verdichterturbine und einem Zwischenerwärmer zwischen den beiden Turbinen dem Verdichter Luft in mindestens einer Zwischenstufe entzogen und zwischen den beiden Turbinen zugeführt, derart, daß bei Teillast die .dem Verdichter aus der Zwischenstufe entzogene Luftmenge sich ändert. Es kann. dadurch die Temperatur vor der. Turbinen auch bei Teillast beibehalten

  werden u11(1 s(iiillt auch gle1' llilelit117@@11Che

  Wirkungsgrad der :Anläge.

  Die sclieniati sclie Zeichnung betrifft ein

  Ausführungsheispicl des ErfinchingsgeUen-

  standes. I:1 Fig. i l)erletttct i clen verdickter,

  a einen Wärineaustauschcr, 3 den Haupt-

  hrerinratiiii, d die Nutzleistttn gsturbin:, 3 den

  Zwischenerwärmer, 6 die Verdichterturbine

  und % die ',#tttzlelstungsmaschlne, 1. B. einen

  elektrischen Stromerzeuger. Die voni N'er-

  dichter i angesogene Luft wird auf Druck

  ,bracht, im Wäirineaustattscher 2 durch d:,.-

  Abgase der @'.rclichterturbine t; erwärmt und

  dein Hattptlireiitir@ttitii; zugeführt, von wo

  die Breiiiigase die Ntltzleistung:ttirliine.I be-

  aufschlagen un.l :lein @wischener«ärmer

  und dann der @'erdichterturhine l; zuströineri.

  Fach Abgabe eines "1'eil@ der Restwärine iiii

  Wä rmeattstauscher ' strömen die Abgase ins

  Freie.

  D:e Drehzahl der Nutzleistungsturbine d wird z. B. lcoiistalit gehalten, indem der auf der I\Tutzleistungsturllinencvelle sitzende Leistungsregler 8 die Brennstoffzufuhr (Ventil 91 zum Hauptbremirauni 3 bee influßt. Die Drehzahl der Verdichterturbilie () ändert sich mit der Belastung. Die Anlag,. wird so ausgelegt, daß bei Normallast die Leistungen der beiden Turbitieii .1 und !i genügen, um die Vollastleistung der Nutzfeistungsmaschine ; und die hierfür nötige Verdichterleistung .des Verdichters i zti ,lecken. Bei Teillast werden Druck- und Drehzahl ,ler Verdichterturbine 6 gesenkt, und dain:t :hidert :ich Glas Verhältnis der beider Tttrbineilleisrnngen zueinander. Im angenommenen Beispiel wird die Leistung der Xutzleistiui.gsttii'lliiie d. zu groß sein, und zwar dürfte, ahhärigi von der Belastung, die Überschußleistung der Nutzleistungsturbine d ungefähr nach Fi--.a verlatifeii. Als Abszisseij ist das Fördergewicht a. als Maß für die Nutzleistung, als Ordinaten .die @fiberschußlcistung b aufgetragen. Die Kurve c zeigt den Verlauf der nötigen Ausgleichsleistung, Der Ausgleich iitidüt nun dadurch statt, daß) dem Verdichter i Luft in einer Zwischenstufe entzogen und durch eine Leitung io dem Zwischenerwärmer 5 zugeführt wird. Dadurch wird erstens d,-r Kraftverbrauch des Verdichters i herabgesetzt, die Luftmenge. zum Hauptbreiiiirauui 3 vermindert und damit die Leistung der Nutzleisturigsturbine4. Durch die Zuführung der im Verdichter i abgezapften Luft zum Zwischenerwärmer arbeitet die `'erdichterturbine finit mehr Gas als die Nutzleistungsturbine; dadurch wird die N-erdichterturbine iiii Verhältnis zur Nutzleisturigsturbine gestärkt. Durch entsprechende Rege-1 'tii-i - der angezapften Luft l:önilen die Nutzleistungs- und Verdichterturbinen in ihren Leistungen bei allen Belastungen ausgeglichen werden. Durch richtige Stctteruiig des Brennstoffventils o kann die Temperatur vor der Nutzleistun:gsturbine d. annähernd konstant gehalten werden. Die Brennstoffzufuhr (-`-entil 11) zum Zwisebenerw:irnier 5 kann auch @-oin Leistungsregler 8 beeinflullt werden. ebenso das Ventil i-2, das den Luftzutritt atr# (lein Verdichter i zurr @wischenerwärmer regelt.
• Der `@'irktingsgrad der- Anlage wir;] auch bei Teillast hoch gehalten. Die höchstzu@üssige Temperatur kann vor der Nutzleistungsturbine bei allen Belasttuigen angenähert konstant gehalten w:rden, ebenso die Temperatur des Zwisclienel-w*irrners 3. Der Leistungsregler -8 kann durch entsprechende Beeirifliissung dtl' Brennstoffzufuhr und der dem Verdichter in einer Zwischenstufe entzogenen Luft den Leistungsausgle:cli der beiden Turbinen bewirken.
• Beim Ausführungsbeispiel Fig. i ist die Verdichterturbine6 der Nutzleistungsturbine4 nachgeschaltet; es könnte auch umgekehrt sein.
• Bekanntlich steigt bei Teillast zufolge des schlechteren Wirkungsgrades die Temperatur im Niederdruckteil der Gasturbine. Die Unterteilurig der Turbine in eine Nutzleistungs-und eine Verdichterturbine :ermöglicht es, die nachgeschaltete Turbine zufolge der dort bei Norrnall.ast herrschenden niedrigeren Temperatur aus billigerem Material herzustellen. Da aber im Leerlauf und bei kleinen Belastungen die Temperatur zufolge des mit der Belastung stark fallenden Wirkungsgrades bei der nachgeschalteten Turbine steigt, so muß norinalerweise von .dein Vorteil der V erbilligttng abgesehen werden.
• Es ist nun möglich, die Temperatur im Leerlauf und bei sehr kleinen Belastungen, wo der Wirkungsgrad eine geringere Rolle spielt. durch entsprechende Regelung der Ventile i i und r2 herabzusetzen. Die nachgeschaltete Turbine harn also aus billigerem :Material gebaut werden, ohne bei den llölieren Teillasten an Wirkungsgrad einzubüßen.
• Selbstverständlich können die Nutzleistungs-und die Verdichterturbine auch in mehrere Turbinen aufgeteilt werden. Die Zwischenerwärmung kann bis auf die für das verwendete Material zulässige Temperatur oder eine belieb?g niedrigere erfolgen. Die dem Verdichter entzogene Luft kann unmittelbar vor oder in dem Zwischenerwärmer zugeführt oder nachher zugemischt werden. In jedem Falle wird dem Verdichter Luft in mindestens einer Zwischenstufe entzogen und dein Treibmittelstrom der dem Zwischenerwärmer nachgeschalteten Turbine zugeführt. Dadurch wird der Kraftverbrauch des Verdichters vermindert, aber noch mehr die Leistung der Turbine, die vom Hauptbrennraum gespeist wird, wodurch der Leistungsausgleich der Turbinen auch bei Teillast ermöglicht wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE i. Gasturbinenanlage mit mindestens einer N utzleistungsturbine, mindestens einer auf einer besonderen Welle arbeitenden Verdichterturbine und einem Zwischenerwärmer zwischen den beiden Turbinen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verdichter Luft in mindestens einer Zwischenstufe entzogen und zwischen den beiden Turbinen zugeführt wird, derart, daß bei Teillast die dem Verdichter aus der Zwischenstufe entzogene Luftmenge sich ändert. a. Gasturbinenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß di,eRegelung der entzogenen Luftmenge in Abhängigkeit vom Belastungsregler erfolgt.