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  • 权利要求
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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieGasturbinenanlage enthält eineGasturbine (10), die von einer Brennkammer (12) mit Gas versorgtwird. Ein Verdichter (21) liefert die Druckluft für die Brennkammer.Dem Verdichter (21) ist eine Kühlstreckevorgeschaltet. Diese besteht erfindungsgemäß aus einem Erdwärmetauscher(24), der ein im Erdreich vergrabenes Rohrregister enthält. Dadurchist eine Eintrittsluftkühlungunter Ausnutzung des regenerativen Kältespeicherpotentials des Erdreichsmöglich.
    公开号:DE102004024294A1
    申请号:DE200410024294
    申请日:2004-05-15
    公开日:2005-12-08
    发明作者:Hans-Gerd Dr.-Ing. Dibowski；Peter Dipl.-Ing. Schwarzbözl
    申请人:Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt eV；
    IPC主号:F02C7-14
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit einem Verdichter,einer Brennkammer und einer Gasturbine, wobei der Verdichter Luft über eine Kühlstreckeansaugt.
    [0002] Esist bekannt, in einer Gasturbinenanlage dem Verdichter, der dieBrennkammer mit Luft versorgt, eine Kühlstrecke vorzuschalten. Dadurchwird der angesaugte Luftmassenstrom erhöht und der Wirkungsgrad desVerdichters verbessert. Die damit verbundene Leistungssteigerungder Gasturbinenanlage beträgt10 bis 15 %. Üblicherweiseerfolgt die Kühlungder angesaugten Luft mit einer Kältemaschine,also unter Einsatz eines thermo dynamischen Kreisprozesses, oderdurch Einsatz der Verdunstung oder anderer physikalischer Effekte.
    [0003] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenanlage mitverbesserter Eintrittsluftkühlungzu schaffen.
    [0004] Dieerfindungsgemäße Gasturbinenanlage weistdie Merkmale des Patentanspruchs 1 auf. Hiernach ist als Kühlstreckeein Erdwärmetauschervorgesehen. Ein Erdwärmetauscherweist ein in den Erdboden eingebautes Rohrsystem auf, das in Wärmeaustauschmit dem umgebenden Erdreich steht. Im Unterschied zu den herkömmlichenKühlstrecken bestehtder Vorteil eines Erdwärmetauschersin der Ausnutzung des regenerativen Kältespeicherpotentials des Erdreichs.Die Eintrittsluft wird im Normalbetrieb der Gasturbinenanlage durchden Erdwärmetauschergeführtund dabei abgekühlt.Die Kühlung derAnsaugluft erfolgt durch die im Erdreich in der kalten Jahreszeitbzw. nachts gespeicherte Kälte. Während beiherkömmlichenKühlstreckenein beträchtlicherEnergieaufwand zur Kälteerzeugungnotwendig ist, benötigtdie erfindungsgemäße Gasturbinenanlagehierzu keinen wesentlichen Aufwand. Energetisch gesehen liegt dasVerhältnisvon mechanischem Aufwand zu thermischem Nutzen (Kälte) bei einerKompressionskältemaschinebei etwa 1:3. Bei einem Erdwärmetauscherliegt dieses Verhältnisbei ungefähr1:50, da der einzige mechanische Aufwand das Durchströmen desRohrregisters ist. Das Durchströmendes Rohrregisters führtzu einem geringfügig höheren Ansaug-Druckverlustund damit zu einem leicht erhöhtenEigenverbrauch der Gasturbinenanlage. Dieser Druckverlust ist allerdingsgering. Auch bei herkömmlichenMethoden zur Eintrittsluftkühlung entstehenin der KühlstreckeStrömungsverluste.Ein luftdurchströmterErdwärmetauscherwird in einigen Metern Tiefe im Erdreich vergraben. Ein Betriebs- undWartungsaufwand besteht nicht. Die Lebensdauer eines Erdwärmetauschers übersteigtdie Lebensdauer von Gasturbinen und herkömmlichen Kältemaschinen bei weitem. DerEinsatz des Erdwärmetauschersermöglichtalso einen umweltschonenden kostensparenden Betrieb der Gasturbinenanlage.
    [0005] DerErdwärmetauscherist vorzugsweise durch eine Bypassstrecke überbrückbar. Diese ist in Abhängigkeitvon den Temperaturen von außenLuft- und Erdreich schaltbar bzw. steuerbar. Dadurch besteht dieMöglichkeit,dem Verdichter wahlweise Außenluftmit unveränderterTemperatur oder gekühlte Außenluftzuzuführen.Insbesondere wenn die Umgebungstemperatur unter der Erdreichtemperatur liegt,beispielsweise im Winter, wird die Umgebungsluft durch die Bypassstreckegeführt.
    [0006] Imfolgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnungein Ausführungsbeispiel derErfindung nähererläutert.Das Ausführungsbeispielist nicht so zu verstehen, dass dadurch der Schutzbereich des Patentsverringert würde.Dieser wird vielmehr durch die Patentansprüche bestimmt.
    [0007] Inder Zeichnung ist ein Betriebsschema einer Gasturbinenanlage nachder vorliegenden Erfindung dargestellt.
    [0008] DieGasturbinenanlage enthälteine Gasturbine 10, die einen Stromgenerator 11 odereinen anderen Energieverbraucher antreibt. Der Einlass der Gasturbine 10 istmit einer Brennkammer 12 verbunden, der über eineLeitung 13 gasförmigeroder flüssigerBrennstoff und übereine Leitung 14 Luft zugeführt wird. Die in der Brennkammer 12 entstehenden Verbrennungsgase treibendie Gasturbine 10 und verlassen diese durch einen Schalldämpfer 15 zum Abgasaustritt 16.
    [0009] DieGasturbine 10 treibt mit ihrer Welle 20 einenVerdichter 21, der die Druckluft für die Brennkammer erzeugt.Die Außenluftwird durch einen Filter 22 und einen Schalldämpfer 23 vomVerdichter 21 angesaugt. Dem Verdichter 21 istim Luftweg eine Kühlstreckevorgeschaltet, die erfindungsgemäß aus einemErdwärmetauscher 24 besteht.Der Erdwärmetauscher 24 weistein Rohrregister 25 aus zahlreichen parallelen Rohren auf,die an den Enden durch Verteiler 26 und 27 verbundensind. Der Erdwärmetauscherist tief im Erdreich 28 vergraben. Das Rohrregister 25 bestehtaus Rohren mit gut wärmeleitenderWand, so dass ein intensiver Wärmeaustausch zwischendem Erdreich und der durch die Rohre strömenden Luft gewährleistetist.
    [0010] Anden beiden Enden des Erdwärmetauschers 24 sindWegeventile 30,31 vorgesehen, zwischen denen sicheine Bypassstrecke 32 befindet. Durch Umschalten der Wegeventilekann der Luftweg wahlweise überden Erdwärmetauscher 24 oder über dieBypassstrecke 32 geführtwerden.
    [0011] Mitdem Erdwärmetauscherkann eine Abkühlungder Umgebungsluft auch bei extrem hohen Temperaturen von über 40°C um biszu 20 Kelvin erfolgen. Ist eine weitere Abkühlung erwünscht, kann die anschließende konventionelleNachkühlungdeutlich kleiner dimensioniert werden. Durch die Abkühlung derEintrittsluft wird die Leistung der Gasturbine um 10 bis 15 % erhöht, da derangesaugte Luftmassenstrom und der Wirkungsgrad des Verdichterszunehmen. Dieser Leistungsgewinn fällt wegen der hohen Umgebungstemperaturmitunter in eine Zeitperiode hoher Strom preisvergütung. Dieserhöhtden wirtschaftlichen Anreiz zur Eintrittsluftkühlung.
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] Gasturbinenanlage mit einem Verdichter (21), einerBrennkammer (12) und einer Gasturbine (10), wobeider Verdichter Luft übereine Kühlstreckeansaugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstreckeeinen Erdwärmetauscher(24) aufweist.
    [2] Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Erdwärmetauscher(24) aus einem Rohrregister (25) aus parallelenRohren besteht.
    [3] Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass der Erdwärmetauscher(24) durch eine Bypassstrecke (32) überbrückbar ist.
    [4] Gasturbinenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Bypassstrecke (32) in Abhängigkeit von den Temperaturenvon Außenluftund Erdreich schaltbar bzw. steuerbar ist.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004024294B4|2011-11-24|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-08| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-07-20| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FüR LUFT- UND RAUMFAHRT E.V., 51 |
    2011-07-19| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2012-05-31| R020| Patent grant now final|Effective date: 20120225 |
    2015-12-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410024294|DE102004024294B4|2004-05-15|2004-05-15|Gasturbinenanlage|DE200410024294| DE102004024294B4|2004-05-15|2004-05-15|Gasturbinenanlage|
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