CH319366A - Verfahren zum Hochfahren einer Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

  Verfahren zum Hochfahren einer Gasturbinenanlage    Die Erfindung bezieht sieh auf ein Ver  fahren zum unbelasteten Hochfahren einer im  Betrieb Brenngase niedrigen Heizwertes ver  arbeitenden Gasturbinenanlage, bei welcher  sowohl das Brenngas als auch die Verbren  nungsluft vor ihrem Eintritt in die der Tur  bine vorgeschaltete     Brennkammer    verdichtet  werden und bei welcher ausserdem der     Brenn-          gasverdichter    von der Turbine angetrieben  wird.  



  Es ist bekannt, eine Gasturbinenanlage mit  Brenngasen niedrigen Heizwertes, beispiels  weise Gichtgas aus einem Hochofen, zu betrei  ben. Im allgemeinen muss das Brenngas, um  in die     Brennkammer    eingeführt werden zu  können, durch einen von der Turbine selbst  angetriebenen Brenngasverdichter auf den  notwendigen Druck verdichtet werden. Die  Anordnung einer getrennt angetriebenen     Ver-          dichtergruppe    ist nur bei einer aus mehreren  Sätzen bestehenden Turbinenanlage zweck  mässig, da sonst die Verluste zu gross sind.  



  Treibt aber nun die vorerst noch unbela  stete     Nutzleistungsturbine    den     Brenngasver-          dichter    selbst an, so entsteht beim Hochfahren  die folgende Schwierigkeit: Bei einer Be  schleunigung der Gasturbine     ergibt.    sich     sofort     eine Vermehrung der Brenngasförderung, die  eine Vergrösserung der Leistung in der     An-          zur    Folge hat. Dadurch kann ein labiler  Betriebszustand entstehen, bei welchem schon  bei geringfügiger Drehzahlerhöhung ein wei  teres Ansteigen der Drehzahl bis zum Durch-    gehen der Maschine nicht mehr verhindert  werden kann.

   Lediglich mit äusserst kompli  zierten Regelvorrichtungen war es bisher mög  lich, derartige Betriebszustände zu beherr  schen.  



  Die Schwierigkeiten werden gemäss der  Erfindung dadurch behoben, dass die Anlage  mindestens bis zum Belasten statt mit     Brenn-          gas,    mit einem Brennstoff höheren Heizwertes  betrieben wird. Die Zufuhr des hochwertigen  Brennstoffes kann unabhängig von der Dreh  zahl der Turbine so geregelt werden, dass man  sich der Betriebsdrehzahl langsam nähert.  Nach dem Belasten ist die Turbine an einem  Durchgehen gehindert, auch wenn sie nun mit       Brenngas    betrieben wird.  



  Dieser Vorteil wird besonders deutlich,  wenn die Turbine einen auf ein elektrisches  Netz arbeitenden Synchrongenerator antreibt.  In diesem Fall wird die Anlage vorteilhaft  mindestens bis nach dem     Parallelschalten    mit  einem Brennstoff höheren Heizwertes betrie  ben. Wenn dann der Generator synchronisiert  und auf das Netz geschaltet worden ist, kann  ohne Gefahr der hochwertige Brennstoff  durch Brenngas ersetzt werden, da die Dreh  zahl der Turbine durch die Netzfrequenz be  stimmt ist.  



  Von besonderem Vorteil ist es, wenn der       Brenngasverdichter    während des     Anfahrens     zusätzlich Verbrennungsluft in die     Brennkam-          mer    fördert. Das zusätzlich geförderte Luft  volumen entspricht dem im Betrieb geförder-      ten Brenngasvolumen, so dass die Turbine ins  gesamt ein Gasvolumen zugeführt bekommt,  das ihr ein Arbeiten auf einem günstigen  Punkt ihrer Charakteristik ermöglicht.  



  Als Brennstoff höheren Heizwertes kann  man ein Heizöl verwenden. Es kann aber auch  ein hochwertiges Heizgas benützt werden.  Ausserdem wird man sich in manchen Fällen  eines Anfahrbehälters bedienen, in welchem  der zum Hochfahren notwendige Brennstoff  höheren Heizwertes unter Druck aufgespei  chert ist, so dass er lediglich unter Zwischen  schaltung eines Reduzierv entils an die     Brenn-          kammer    angeschlossen werden kann.  



  An Hand der Zeichnung wird das Verfah  ren beispielsweise erläutert.  



  Die Figur zeigt eine Turbinenanlage, bei  welcher die Turbine 1, der Verdichter 2 für  die Verbrennungsluft, der Verdichter 3 für  das Brenngas, ein Nutzleistungsempfänger   hier ein Synchrongenerator 4 - und ein An  lassmotor 5 miteinander gekuppelt sind.  



  Im Normalbetrieb saugt der Luftverdich  ter 2 Luft an und fördert sie in die     Brenn-          kammer    6. Der Brenngasverdichter 3 fördert  Brenngas von einer Brenngasquelle, beispiels  weise einem Hochofen, aus der Leitung 7,     wel-          ehe    durch das Ventil 8 abgesperrt werden  kann, und über die Leitung 9 und das Durch  flussregelorgan 10 in den Gasbrenner 11 der  Brennkammer 6.

   Bei Laständerungen kann in  bekannter Weise ein Teil des Brenngases über  eine Rückleitung 12, die ein Absperrorgan 13  uund einen Kühler 14 besitzt, wieder an den  Eintritt des Brenngasv erdichters zurückge  führt werden, so dass zwar weniger Brenngas  in die Brennkammer 16 eingeführt wird, an  derseits aber der Brenngasverdichter 3 wei  terhin auf seinem Optimalbetriebspunkt ar  beitet.  



  Für den Anfahrvorgang ist die Anlage mit  einer Hilfseinrichtung zum Zuführen von  Brennöl ausgerüstet. Eine Pumpe 15 fördert  den Brennstoff über ein Durchflussregelorgan  16 in die Brennkammer 6. Zu Regelzwecken  ist hier ebenfalls eine mit einem Ventil 17 ver  sehene Leitung 18 angeordnet, durch die das    Brennöl an     den    Pumpeneintritt zurückgeführt  werden kann.  



  Das Hochfahren der Anlage geschieht dann  in folgender Weise: Der Anlassmotor 5 bringt.  die Turbine 1 und die mit ihr gekuppelten  Aggregate auf eine niedrige Drehzahl. Sobald  der Verdichter 2 eine ausreichende     Luftmenge          fördert,    wird Brennöl in die     Brennkammer    6  eingespritzt und gezündet. Dadurch erhält die  Turbine Energie zugeführt. Durch     Vergrösse-          rung    der     Brennstoffmenge,    indem das Ventil  16 weiter geöffnet und das Ventil 17 weiter  geschlossen wird, kann die Drehzahl der Tur  bine 1 gesteigert werden.

   Um der Turbine ein  günstiges     Gasvolumen        zuzuführen,    saugt der  Brenngasverdichter 3 über die Leitung 19, die  durch ein Ventil 20 abgesperrt werden kann,  Luft an und fördert sie über die Leitung 9  und das Durehflussregelorgan 10 zusätzlich  in die Brennkammer 6. Sobald die Anlage eine  der Netzfrequenz entsprechende Drehzahl hat,  kann der     Synchrongenerator    4 synchronisiert  und durch Einlegen des Schalters 23 auf das  Netz 24 geschaltet werden.  



  Da nunmehr keine Gefahr des     Durch-          gehens    der Anlage mehr besteht, kann auf den  Betrieb mit Brenngas übergegangen werden.  Zu diesem Zweck wird das Ventil 10 geschlos  sen, das Ventil 22 in der Abblasleitung 21 ge  öffnet und die von dem Brerrngasverdiehter 3  geförderte Luft ins Freie     abgeblasen.    Sodann  wird das Ventil 20 geschlossen und das Ventil  8 geöffnet., damit. Brenngas in das Rohrsystem  einströmen kann.

   Auch das     Brenngas    wird  zunächst abgeblasen,     darin    aber     aneh    teilweise  durch die     Leitung    12     umgewälzt,    so     dass     schliesslich die gesamte Luft. aus dem     Rohr-          system    vertrieben ist. Nun besteht bei einer  Zündung keine Gefahr mehr, dass ein     Brenn-          gas-Luft-Gemiseh    explodiert.

   Das Ventil 22       wird    nunmehr     vollständig    geschlossen, das  Ventil     1.0        langsam    geöffnet, \gleichzeitig das  Ventil 13 langsam geschlossen, und nach Mass  gabe der     zunehmenden        Brenngaszufuhr    wird  die Menge des hochwertigen     Brennstoffes        ge-          d.r        osselt.     



  Die einzelnen Teile. der     Trirbinenanla-e     braueben nietet starr miteinander     gekuppelt         zu sein. Es ist auch nicht notwendig, dass der  Verbrennungsluftverdichter von der Turbine  angetrieben wird. Selbstverständlich umfasst  die Erfindung auch solche Anlagen, die durch  zweckdienliche Einrichtungen -- beispiels  weise durch eine Vorwärmstufe, in der Ver  brennungsluft mit Hilfe der Turbinenabgase  vorgewärmt wird - ergänzt sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum unbelasteten Hochfahren eitler im Betrieb Brenngase niedrigen Heiz wertes verarbeitenden Gasturbinenanlage, bei welcher sowohl das Brenngas als auch die Ver brennungsluft vor ihrem Eintreten in die der Turbine vorgeschaltete Brennkammer verdich tet werden und bei welcher ausserdem der Brenngasverdichter von der Turbine angetrie ben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mindestens bis zum Belasten statt mit Brenngas mit einem Brennstoff höheren Heiz wertes betrieben wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch für eine Gasturbinenanlage, bei welcher die Tur bine einen auf ein elektrisches Netz arbeiten den Synchrongenerator antreibt, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anlage mindestens bis nach dem Parallelschalten mit einem Brenn stoff höheren Heizwertes betrieben wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Brenngasver- dichter während des Anfahrens zusätzlich Ver brennungsluft in die Brennkammer fördert. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als Brenn stoff höheren Heizwertes ein Heizöl verwen det.