174031. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés zárt térben lejátszódó technológiai folyamatok hőellátására
3 174031 4 energialeadás közben gázturbinában expandáltatjuk, eljárhatunk úgy, hogy a zárt térből távozó füstgázokat a találmány értelmében égőtér kihagyásával közvetlenül a gázturbina beömlésébe vezetjük, amivel viszonylag kisebb létesítési és üzemeltetési költségekkel járó gázturbinás üzemet hozhatunk létre, miközben biztosítjuk az üzemanyag hőértékének maximális kihasználását is. Sjárhatunk azonban úgy is, hogy a zárt térből távozó füstgázokat a gázturbina beömlése helyett a gázturbina elé iktatott égőtérbe vezetjük, amelybe a zárt tértől független forrásból is bevezetünk tüzelőanyagot. Ilyenkor tehát a zárt térbe vezetett tüzelőanyagot légfelesleges füstgáz helyett a füstgáz előállításához használt komprimált levegővel égetjük el, a zárt térből távozó füstgázokat pedig energialeadás közben gázturbinában expandáltatjuk, mint előbb, de mind a zárt teret, mind az égőteret ellátjuk tüzelőanyaggal és ezzel a gázturbina üzemét energiaveszteség nélkül függetlenítjük a zárt térben lejátszódó technológiai folyamattól. így egyrészt nagyobb lehetőség adódik a turbina megválasztásánál, másrészt a turbina a zárt tértől függetlenül szabályozható és a zárt tér szabályozási állapotától függetlenül optimális hőmérsékleten és közegárammal járatható. A találmány szerinti eljárásokat — természetüknek megfelelően — különféle berendezésekkel foganatosíthatjuk. Gázfelesleges füstgáz alkalmazásakor olyan berendezést használhatunk, amelynek kemencéje és belsőégésű erőgépe van és amelynél a kemence égési levegő beömlése a találmány értelmében a belső égésű erőgép kiömlésével van összekötve. Ha viszont a zárt térből távozó füstgázokat egyenesen a gázturbinába vezetjük, vagyis utólagosan expandáltatunk, a kemencét a gázturbina és a kompreszor közé iktatjuk, amikor is a kemence gázkiömléséhez csatlakozó vezetéket közvetlenül a gázturbina beömlésével kötjük össze. Ha a zárt teret és az ■ égőteret egyaránt ellátjuk tüzelőanyagforrással, a kemence gázkiömléséhez csatlakozó vezetéket a gázturbina beömlése helyett az égőtérbe torkolhatjuk. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelynek 1—6. ábráin a találmány szerinti eljárás foganatosításához való berendezés hat példakénti kiviteli alakjának kapcsolási vázlata látható. A rajzon azonos hivatkozási számok hasonló részleteket jelölnek. Az 1. ábrán 10 hivatkozási számmal gázturbinát jelöltünk, amelynek további egységei 12 kompresszor és 14 égéstér. A 10 gázturbina kihajtótengelye 16 generátorral van összekötve. A 12 kompresszor beömlő csonkját 18 hivatkozási számmal jelöltük. 20 kiömlő csonkja 22 vezetéken át a 14 égéstérrel van összekötve. A 14 égéstér 24 vezetéken át tüzelőanyag forráshoz, 26 vezetéken át pedig a 10 gázturbina beömlő csonkjához csatlakozik. A 10 gázturbina kiömlő csonkja 28 vezetéken át zárt teret alkotó 30 kemence égési levegőt bevezető 32 beömlő csonkjával van összekötve. A 30 kemence tüzelőanyagot bevezető csonkját 34 hivatkozási számmal jelöltük. A tüzelőanyagot 36 vezeték szállítja. A 30 kemencében keletkezett égés- és reakciótermékek 38 kiömlő csonkon és 40 vezetéken át távoznak. A 30 kemencében kezelendő termék belépésének illetőleg kilépésének helyét 42 illetőleg 44 hivatkozási számmal jelöltük. A találmány szerinti berendezés 1. ábra szerinti példakénti kiviteli alakjának működésmódja a következő: A 18 beömlő csonkon át a 12 kompresszorba áramló levegő (szaggatott vonalú A nyíl) sűrítés után a 22 vezetéken át a 14 égéstérbe jut. Itt keveredik a 24 vezetéken át beömlő tüzelőanyaggal (vastag vonalú B nyíl) és ezzel légfelesleges füstgázt (vékony vonalú C nyíl) képez, amely a 10 gázturbinában expandál. A 10 gázturbina úgy van méretezve, hogy a benne lejátszódó termodinamikai ciklus után a kipufogó füstgáz oxigéntartalma az általában szükséges légfelesleg figyelembevételével fedezze a 30 kemence tüzelésének oxigénszükségletét. A 14 égéstérben viszont annyi tüzelőanyagot égetünk el, hogy a keletkező füstgáz hőfoka megfeleljen a 10 gázturbinára megengedett legmagasabb expanziós hőfoknak. Arra is ügyelünk, hogy a 14 égéstérben elégetett tüzelőanyagból származó égéstermékek a 30 kemencében lejátszódó technológiai folyamatra ne legyenek káros befolyással. A 10 gázturbinából távozó füstgázok tehát még jelentős mennyiségű oxigént tartalmaznak. A 10 gázturbinára megengedett maximális hőfok ugyanis körülbelül 700—800°C, tehát lényegesen alacsonyabb, mint a felhasznált tüzelőanyag légfelesleg nélküli elméleti égési hőfoka. A 10 gázturbinába lépő nagynyomású és hőmérsékletű égéstermék expanziója szolgáltatja a gázturbinában lejátszódó termodinamikai ciklus munkáját, amely önmagában ismert módon részben a 12 kompresszor energiaigényét fedezi, részben pedig a 10 gázturbinával hajtott 16 generátorban villamos energiává alakul. Az expanzió végnyomását úgy állítjuk be, hogy az expanzió után a 10 gázturbinából kilépő égéstermékek (a füstgáz) nyomása megfeleljen annak a nyomásnak, amely a 30 kemence bevezető 34 csonkján belépő tüzelőanyag elégetéséhez szükséges. Az égést a füstgáz légfeleslege biztosítja. A 30 kemencében tehát a 10 gázturbinából érkező füstgázok keverednek a 34 beömlő csonkon át érkező tüzelőanyaggal és a keverék égése biztosítja a 30 kemencében lejátszódó technológiai folyamat hőszükségletét. Miután az égéstermékek a 30 kemencében a technológiai folyamat igényeinek megfelelő mennyiségű hőt leadták, a 30 kemencében kezelt termékből kilépő gáznemű anyagokkal (reakció termékekkel) együtt a 38 kiömlő csonkon át elhagyják a kemencét és a 40 vezetéken át a környezeti térbe távoznak. A 2. ábra szerinti példakénti kiviteli alak abban különbözik az előzőtől, hogy a 30 kemencéből a 44 kilépésen át távozó termékek (eredményvonalas D nyíl) hőjét a 12 kompresszorból távozó komprimált levegő előmelegítésére hasznosítjuk. Evégből a 12 kompresszort a 14 égéstérrel összekötő 22 vezetékbe 46 regenerátort iktatunk, amelynek szekunder oldalát a 30 kemence 44 kilépésével kötjük össze. A kezelt termékek tehát csak azután hagy-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
