DE3305254A1

DE3305254A1 - Sekundaergasstrahlverdichteranlage fuer gasturbinen

Info

Publication number: DE3305254A1
Application number: DE19833305254
Authority: DE
Inventors: Horst 6208 Bad Schwalbach Dens
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1983-02-16
Publication date: 1984-08-16

Description

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Horst Dens
Adolfseckerweg 13
6208 Bad Schwalbach 1

Sekundargasstrahlverdichteran^ge für Gasturbinen Bes ehre ibung.

Die Erfindung. betrifft einen Verdichter für Gasturbinen nach dem Prinzir des Gasstrahlverdichters.

Das für den Betrieb von Gasturbinen notwendige unter Druck stehende Arbeitsgas wird üblicherweise durch einen Padial- bzw. Axialverdichter, der von der nachgeschalteten Gasturbine angetrieben wird, verdichtet und gefördert. Das hat den Nachteil, daß ein großer Teil der Turbinenleistung für den Antrieb des Verdichters abgezogen werden muß, was den Wirkungsgrad solcher Anlagen sehr verschlechtert. Ein weiterer Grund für den schlechten Wirkungsgrad ist darin zu sehen, daß aus Festigkeitsgründen keine sehr hohe Temperatur des Arbeitsgases möglich ist.

Die Erfindung hilft dem Mangel ab, indem nur ein geringer Teil der erforderlichen Verdichterleistung der Turbine 1 zum Antrieb des Verdichters 2 zur Befüllung der Brennkammer 3 mit Druckluft entzogen wird, während der weit größere Teil in Form von thermischer Energie in hochtemperaturfesten Brennkammern zugeführt wird.

Der im Vergleich zu Radial- bzw. Axialverdichtern geringe Wirkungsgrad des Strahlverdichters wirkt sich dabei nicht nachteilig aus, v/eil die entstehenden Verluste zur Temperaturerhöhung des Arbeitsgases für die nachgeschaltete Turbine beitragen.

Tm Folgenden ist eine Anlage gem. beiliegender Zeichnung als Ausführungsbeisniel beschrieben.

In der hochtemneraturfesten Brennkammer 3 wird durch die Verbrennung der, durch das Rohr 4 zugeführten, chemischen Energie Arbeitsgas mit sehr hohem Druck und hoher Temperatur erzeugt.

Beim Entweichen des Arbeitsgases aus der Brennkammer 3 durch die Düse 5 in das als Gasstrahlverdichter ausgebildete Rohr 6 wird durch den Filter 7 Frischluft und durch das Rohr 8 Treibstoff angesaugt und verdichtet. Nachdem das Arbeitsgas die Treibdüse 5 verlassen hat und bevor eine Vermischung mit der kühleren zugeführten Luft erfolgt, wird es in Folge des geringeren Druckes und der hohen Temperatur zur Auflösung von C0„ Molekülen kommen, was zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Gasstrahlverdichters führen wird, da sich die heißen 0 bzw. C Atome des Arbeitsgases mit den kalten C bzw. 0 Atomen der zugeführten Luft verbinden werden

ORIGINAL INSPECTED ^C°PY

NACHGEREICHT

und daher eine Übertragung der Bewegungsenergie des Arbeitsccases auf die zu fördernde Luft nicht nur auf mechanischem Wege, sondern nuch durch die Bildung von Molekülen erfolgt. Als Brennstoff ist in diesen Aus fiih rungs beispiel 'Kohlenstaub vorgesehen.

Die Vermischung der beiden Gasströme bzw. die Bildung von C0„ Molekülen und damit eine Temperaturerhöhung erfolgt in dam Rohr 6 vor der Treibdüse 9 des nachgeschalteten Sekundär-Gasstrahlverdichters 10. Das an der Treibdüse 9 mit hohem Druck und hoher Temneratur entweichende Arbeitsgas verdichtet und fördert die ebenfalls durch das Rohr 11 mit Brennstoff angereicherte Luft, die durch den Filter 7 angesaugt wird.

Auf diese Weise kann der in der Brennkammer 3 vorhandene hohe Druck in mehreren hintereinander geschalteten Sekundär-Gasstraiilverdichtern abgebaut werden und in jedem nachgeschalten Sekundär-Gasstrahlverdichter, in dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen zweiten Sekundär-Gasstrahlverdichter 12, durch Zuführung von thermischer Energie die Menge des geförderten Arbeitsgases vergrößert werden.

Die Anlage arbeitet in den Brennkammen der Sekundär-Gasstrahlverdichter mit Temperaturen um ca. 3200K um die Bildung von NO zu verhindern. Falls eventuell eine Temoeraturabsenkung in den Brennkammern der Sekundär-GasstrahlverdJchter notwendig ist, sollte dies mit einem Brennstoffüberschuß bewirkt werden, damit bei dem Austritt aus der Düse der Sekundärgasstrahlverdichter die Bildung von COp ermöglicht wird. Am Ausgang des letzten Sekundär-Gasstrahlverdichters kann die Temoeratur so festgelegt werden, daß die nachgeschaltete Turbine 1 keinen Schaden nimmt.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß der Verdichter 2 bzw. ein anderer Hochdruckerzeuger klein gehalten werden kann, weil ein großer Teil der Verdichterarbeit von den nachgeschalteten Sekundär-Gasstrahlverdichtem mit Hilfe der zusätzlich zugeführten thermischen Energie geleistet wird.

ORIGINAL INSPECTED COPY \

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Claims

NACHQEREiCHT

Sekundärgasstrahlverdiohteranlage für Gasturbinen

Patentansprüche.

( l/. Sekundärgasstrahlverdichteranlage dadurch gekennzeichnet, daß dem

Sekundärgasstrahlverdichter beispielsweise ein Hochdruckverdichter und eine Brennkammer zur Erzeugung von Treibgas oder ein anderer Sekundärgasstrahlverdichter einer höheren Druckstufe bzw. eine andere Treigasquelle vorgeschaltet ist, die in der Lage ist Treibgas mit hoher Temperatur und hohem Druck zu liefern.
2. Sekundärgasstrahlverdichteranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der von dem jeweiligen Sekundärgasstrahlverdichter geförderten Luft flüssiger bzw. gas- oder staubförmiger Brennstoff zugemischt wird, der hinter der Treibdüse mit dem heißen Treibgas chemische Bindungen eingeht, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage wesentlich verbessert wird,weil die Bewegungsenergie des Treibgases nicht nur aufmechanischem Wege übertragen wird.
3· Sekundärgasstrahlverdichteranlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der, der angesaugten Luft zugemischte Brennstoff zur Energieerhöhung des Treibgas - Luftgemisches dient und sotiit, bei ausreichendem Druckgefälle, einem weiteren Sekundärgasstrahlverdichter als Treibgas dienen kann.
Wodurch die Menge der geförderten Luft in jedem Sekundärgasstrahlverdichter zunimmt.
4. Sekundärgasstrahlverdichteranlagen nach Anspruch 1 dadurch gekannzeichnet, daß die Brennkammern der Sekundärgasstrahlverdichter aus hochtemperaturfestern Werkstoff bestehen.