Vorrichtung hinter einer Gasturbine

Abstract

 Hinter einer Gasturbine sind ein zum Bypass führender Kanal 2 und ein zum Wärmetauscher führender Kanal 3 ange­ordnet, die wechselweise durch Bypass-Klappen 4 bzw. Wärmetauscher-Klappen 5 verschliessbar sind. Im Ver­zweigungsbereich der Kanäle 2 und 3 sind verschwenkbare Leitplatten 6 angeordnet. Deren Verschwenken erfolgt über Gestänge 8 und 9 durch die Wärmetauscher-Klappen 5 derart, dass sie bei geöffneten Bypass-Klappen 4 in den Gasstrom 10 geschwenkt werden und diesen in den zum By­pass führenden Kanal 2 lenken, während sie bei geschlos­senen Bypass-Klappen 4 parallel zum Verbrennungsgasstrom 10 geschwenkt werden und diesem auf seinem Weg zum Wärme­tauscher keinen Widerstand entgegensetzen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung hinter einer Gas­turbine zum Einleiten der Verbrennungsgase in einen Wärme­tauscher oder in einen Bypass mit im Verzweigungsbereich der zum Wärmetauscher und zum Bypass führenden Kanäle an­geordneten Leitflächen.

[0002] Beim Betrieb von Gasturbinen, denen ein Wärmetauscher nach­geschaltet ist, ist es während des Anfahrens der Gasturbine meist erforderlich, den Wärmetauscher zu umgehen und hierzu einen Bypass vorzusehen. Mit Hilfe von Klappenventilen können die Verbrennungsgase wahlweise zum Wärmetauscher oder in den Bypass geführt werden. Diese Klappenventile sind in dem zum Wärmetauscher führenden Kanal angeordnet, der in Strömungsrichtung der Verbrennungsgase verläuft, sowie in dem zum Bypass führenden Kanal, der senkrecht zur Strömungs­richtung der Verbrennungsgase verläuft. Diese Kanäle weisen ausserordentlich grosse Querschnitte auf, die 20 und mehr Quadratmeter betragen können.

[0003] Die beim Betrieb dieser Vorrichtungen erzielten Ergebnisse sind nicht zufriedenstellend. Die während des Bypass-Be­triebes geschlossenen zum Wärmetauscher führenden Klappen werden bereits nach kurzer Zeit undicht und oft bis zur Zer­störung beschädigt. Dies ist nicht nur darauf zurückzuführen, dass die heissen Verbrennungsgase mit hoher kinetischer Energie unmittelbar auf die geschlossenen Klappen auf­prallen sondern auch darauf, dass in den Verbrennungsgasen dabei eine Pulsation auftritt, deren niedrige Schwingungs­ frequenz ganz erheblich zum vorzeitigen unbrauchbar werden der Klappen beiträgt.

[0004] Es ist eine weitere Anordnung vorgeschlagen worden, bei der die Verbrennungsgase nicht gradlinig von der Gasturbine zum Wärmetauscher gelangen. Vielmehr schliesst sich an den waagerechten, von der Gasturbine kommenden Kanal ein sen­krecht verlaufendes Kanalteil an, an den sich wiederum waagerecht verlaufend der zum Wärmetauscher führende Kanal anschliesst und in senkrechter Richtung verlaufend der zum Bypass führende Kanal. Im Umlenkbereich zwischen dem waage­recht verlaufenden von der Gasturbine kommenden Kanal und dem senkrecht verlaufenden Kanalteil sind feststehende Leitflächen angeordnet, die das Umlenken des waagerecht ankommenden Stromes der Verbrennungsgase in eine etwa senkrecht verlaufende Richtung begünstigen. Auch diese Vorrichtung weist erhebliche Nachteile auf. Die Leit­flächen sind ständig, sowohl beim Anfahren als auch während des Dauerbetriebes mit dem Wärmetauscher, dem Druck der heissen Verbrennungsgase ausgesetzt und verschleissen schnell. Der Wärmetauscher kann nicht in der gleichen Ebene angeordnet werden wie die Gasturbine, sondern dieser gegenüber erhöht. Deshalb wird für ihn ein kostspieliger Unterbau benötigt und eine Vergrösserung der Hallenhöhe gegenüber dem sonst erforderlichen. Schliesslich setzen die Leitflächen dem von der Gasturbine kommenden Verbren­nungsgasstrom ständig, also nicht nur während des Anfahrens der Turbine, einen erheblichen Widerstand entgegen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache und kostengünstige Weise die oben beschriebenen Mängel zu ver­ meiden.

[0006] Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung hinter einer Gasturbine zum Einleiten der Verbrennungsgase in einen Wärmetauscher oder in einen Bypass mit im Verzweigungsbe­reich der zum Wärmetauscher und zum Bypass führenden Ka­näle angeordneten Leitflächen, die gekennzeichnet ist durch im Umlenkbereich angeordnete Leitplatten, deren Flächen zwischen einer in Längsrichtung des von der Gas­turbine zum Wärmetauscher verlaufenden Verbrennungsgas­stromes verlaufenden Stellung in eine geneigt dazu ver­laufende Stellung verschwenkbar sind.

[0007] Bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung werden die Leit­platten nur während des verhältnismässig kurzzeitigen Bypass-Betriebes während des Anfahrens der Turbine vom Verbrennungsgasstrom beaufschlagt, während des Dauerbe­triebes mit Wärmetauscher dagegen praktisch überhaupt nicht.

[0008] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ge­mäss der Erfindung erfolgt der Antrieb der verschwenkbaren Leitplatten abhängig vom Antrieb der zum Wärmetauscher führenden Kesselklappe. Bei dieser Ausführungsform werden die Leitplatten dann, wenn die zum Wärmetauscher führenden Klappen geöffnet sind zwangsläufig in eine parallel zum Verbrennungsgasstrom verlaufende Stellung gebracht, in der sie diesem praktisch keinen Widerstand entgegensetzen. Während des Bypass-Betriebes, d.h. bei geschlossenen Kes­selklappen werden die Leitplatten gegen den Verbrennungs­gasstrom verschwenkt und lenken diesen in Richtung auf die geöffneten Bypass-Klappen hin.

[0009] Bei einer anderen Ausführungsform kann der Antrieb der verschwenkbaren Leitplatten abhängig vom Antrieb der zum Bypass führenden Kaminklappen erfolgen.

[0010] Besonders zeckmässig ist es, die Vorrichtung so auszubilden, dass ein zum Verschwenken der Leitplatten dienendes Ge­stänge (Leitplattengestänge) über eines oder mehrere Ver­bindungsgestänge mit den Wärmetauscherklappen bzw. deren Antriebsgestänge verbunden ist.

[0011] Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäss der Er­findung ist im folgenden anhand der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Kanäle und die darin angeordneten Klappen und Leitplatten während des Bypass-Betriebes
und

Fig. 2 in gleicher Darstellung die Stellung der Klappen und Leitplatten während des Wärmetauscher-Betriebes.

[0012] In den Fig. 1 und 2 sind der von der Gasturbine ankommende Kanal mit 1, der zum Bypass führende Kanal mit 2 und der zum Wärmetauscher führende Kanal mit 3 bezeichnet. Die in dem zum Bypass führenden Kanal 2 angeordneten Bypass-Klappen sind in ihrer Gesamtheit mit 4 bezeichnet während die in dem zum Wärmetauscher führenden Kanal 3 angeordneten Wärme­tauscher-Klappen in ihrer Gesamtheit mit 5 bezeichnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind in jedem dieser Fälle zwei Reihen von je vier zweiflügeligen Klappen angeordnet, so­dass bei geschlossenen Klappen eine besonders wirksame Abdichtung der Kanäle vorliegt und zwischen den beiden Klappenreihen Sperrluft eingeführt werden kann.

[0013] In dem Bereich, in dem der Kanal 2 von den Kanälen 1 und 3 abzweigt, sind verschwenkbare Leitplatten 6 angeordnet. Die einzelnen Leitplatten 6 sind in der Art von symmetrischen Drehklappen ausgebildet und um Achsen 7 verschwenkbar. Das Verschwenken erfolgt mittels eines Leitplattengestänges 8, das einerseits mit den einzelnen Leitplatten 6 oder deren Achsen 7 verbunden ist und andererseits über ein Verbindungs­gestänge 9 mit einer der Wärmetauscherklappen 5 oder mit deren Antrieb. Die Gestänge 8 und 9 sind innerhalb der Ka­näle 1 bzw. 3 angeordnet und ihre Wellen bzw. Achsen 7 sind innerhalb der Kanäle, an deren Wänden, gelagert, sodass sie die Kanalwände nicht durchdringen, als Variante sind aussen­liegende Lager und auch aussenliegende Gestänge (8) möglich.

[0014] In Fig. 1 sind bei geschlossenen Wärmetauscherklappen 5 die Leitplatten 6 gegen den mit 10 bezeichneten Verbrennungsgas­strom angestellt und lenken diesen durch die geöffneten By­pass-Klappen 4 in den zum Bypass führenden Kanal 2.

[0015] In Fig. 2 ist der Wärmetauscher-Betrieb dargestellt. Die Bypass-Klappen 4 sind geschlossen und die Wärmetauscher-­Klappen 5 sind geöffnet. Die Leitplatten 6 befinden sich in einer parallel zum Gasstrom 10 verlaufenden Stellung in der sie diesem praktisch keinen Widerstand entgegensetzen.

Ansprüche

1. Vorrichtung hinter einer Gasturbine zum Einleiten der Verbrennungsgase in einen Wärmetauscher oder in einen Bypass mit im Verzweigungsbereich der zum Wärmetauscher und zum Bypass führenden Kanäle angeordneten Leit­flächen gekennzeichnet durch im Umlenkbereich angeordnete Leitplatten (6), deren Flächen zwischen einer in Längsrichtung des von der Gasturbine zum Wärmetauscher verlaufenden Verbrennungs­gasstromes (10) verlaufenden Stellung in eine geneigt dazu verlaufende Stellung verschwenkbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der verschwenkbaren Leitplatten (6) abhängig vom Antrieb der zum Wärmetauscher führenden Wärmetauscherklappe (5) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der verschwenkbaren Leitplatten (6) abhängig vom Antrieb der zum Bypass (2) führenden Bypass-Klappe (4) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Verschwenken der Leitplatten (6) dienendes Gestänge (Leit­plattengestänge) (8) über eines oder mehrere Ver­bindungsgestänge (9) mit den Wärmetauscherklappen (5) bzw. deren Antriebsgestänge verbunden ist.

Zeichnung