Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Leistung einer Gasturbine, vorzugsweise in heißen, insbesondere in tropischen Gebieten, sowie ein Aggregat zur Durchführung des Verfahrens.

Eine Gasturbine in der einfachsten Form ist ein Aggregat, das aus Verdichter, Brennkammer und der eigentlichen Turbine besteht. Dabei wird vom Verdichter Luft aus der Umgebung angesaugt und in die Brennkammer gedrückt. In der Brennkammer wird gasförmiger oder flüssiger Brenn¬ stoff verbrannt, so daß heiße Treibgase entstehen. Diese heißen Gase werden in der Turbine entspannt, welche sowohl den Verdichter antreibt als auch Leistung abgibt. Die Leistungserzeugung von Gasturbinen beruht also auf dem Prinzip, daß für die Verdichtung einer gewissen Menge kühler Verbrennungsluft weniger Arbeit aufgewendet werden muß als bei der Entspannung der entsprechenden Menge heißen Gases Arbeit abgegeben wird.

Bei einer Umgebungstemperatur von etwa 40 °C sind mit typischen Hochleistungs-Gasturbinen lediglich etwa 85 % der Nennleistung erreichbar. Derartige klimatische Bedingungen sind in den Tropen dauernd oder zumindest während längerer Zeiträume gegeben; jedoch sind solche hohen Temperaturen beispielsweise auch in südeuropäi¬ schen Ländern während der Sommerzeit zu erwarten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in einer Wir¬ kungsgradsteigerung von Gasturbinen bei deren Einsatz an Standorten mit hohen Umgebungstemperaturen.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß eine mit 1 bar, bezogen auf den Meeresspiegel und etwa 30 °C, vorzugsweise 40 °C, angesaugte Außenluft auf etwa 1,9 bar verdichtet wird, daß diese durch die Komprimierung auf etwa 100 °C er¬ hitzte Luft auf knapp über die Umgebungstemperatur, vorzugsweise etwa 50 °C, abgekühlt wird, danach diese Luft auf etwa 1,04 bar unter Leistungsrückgewinn ent¬ spannt und dadurch auf etwa 5 °C abgekühlt wird, und daß diese Luft als Ansaugluft einer Gasturbine zugeführt wird.

Durch die Erfindung gelingt es, die Luftfeuchtigkeit vor Eintritt der Luft in die Gastubine zu reduzieren, wodurch es zu einer Verringerung der aufzuwendenden Kompressi¬ onsarbeit kommt. Auf diese Weise ist es möglich, den Wirkungsgrad einer Gasturbine wesentlich zu steigern. Durch Kondenswasserausscheidung gelangt zudem mehr Sauerstoff in den Verdichter und in weiterer Folge in die Brennkammer, wodurch eine weitere Leistungssteigerung eintritt.

Zur Durchführung des Verfahrens ist ein Aggregat vorge¬ sehen, das aus einem Luftverdichter mit zwei gegenläufig rotierenden Laufschaufelreihen mit Vor- und Nachleitrad besteht, wobei diesem Luftverdichter ein Kühler und diesem Kühler eine Luftentspannungsturbine nachgeschaltet ist.

Der Einsatz dieses Aggregates gewährleistet die Errei¬ chung der erfindungsgemäßen hohen Leistungssteigerung. Durch die bessere Ausnützung von Primärenergie mit dem Aggregates wird zudem ein wertvoller Beitrag gegen den Treibhauseffekt und somit für den Umweltschutz geleistet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Aggregat vorgesehen, das aus einem Luftverdichter mit zwei

gleichläufig rotierenden Laufschaufelreihen mit Vor- und Nachleitrad besteht, wobei diesem Luftverdichter ein Kühler und diesem Kühler eine Luftentspannungsturbine nachgeschaltet ist.

Damit ist es möglich, gegebenenfalls spezifische Erfor¬ dernisse der Einzelkomponenten eines Aggregates zu berücksichtigen.

Eine Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß der Luft¬ verdichter von einem Elektromotor angetrieben ist.

Durch diese problemlose Antriebsart wird die Betriebs¬ sicherheit der Anlage erhöht.

Als zusätzliches Merkmal der Erfindung ist der Kühler mit Speisewasser betreibbar.

Damit werden durch verunreinigtes und zu hartes Wasser verursachte Schäden und somit kostspielige Betriebsstö¬ rungen vermieden.

In einer Fortbildung der Erfindung ist der Kühler mit Umgebungsluft kühlbar ist.

Diese Variante ist vorteilhafterweise anzuwenden, wenn sich aufgrund örtlicher Gegebenheiten bei der Beschaffung von Kühlwasser Schwierigkeiten ergeben sollten.

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigt die Fig. den Quer¬ schnitt einer schematischen Gesamtanordnung des erfin¬ dungsgemäßen Aggregates.

Über einen Luftansaugkanal 1 wird, wie durch einen Pfeil 13 angedeutet, Luft angesaugt, in einem Luftverdichter 10 verdichtet und, wie durch einen Pfeil 14 angedeutet, über

einen Ableitkanal 9 einem Kühler und einer dem Kühler nachgeschalteten Luftentspannungsturbine zugeführt. Ein gekühlter Luftstrom tritt in der durch einen Pfeil 15 angedeuteten Richtung durch einen Zuführungskanal 11 wieder in das Aggregat ein und wird im konditionierten Zustand in der durch einen Pfeil 16 angedeuteten Richtung durch einen Zuführungskanal 12 einer Gasturbine als Verbrennungsluft zugeleitet.

Da** ³ Kühlaggregat besteht aus einem Elektromotor 6 und zwei rotierenden Laufschaufelreihen 2, 3 mit Vorleitrad 4 und Nachleitrad 5. Die verdichtete Luft wird vorzugsweise an Speisewasser oder auch an Umgebungluft gekühlt. Zuvor wird die Luft auf einen Druck von 1,9 bar verdichtet; im Kühler wird die Luft auf 50 °C abgekühlt und dann der Luftentspannungsturbine zugeleitet. In der Luftentspan¬ nungsturbine folgt die Entspannung auf einen Druck von 1,04 bar und eine Änderung auf die für den Eintritt in die Gasturbine gewünschte Temperatur. Zur Bekämpfung von Stickoxiden kann mehr Dampf in die Brennkammer eingelei¬ tet werden, woraus eine weitere Leistungssteigerung resultiert.

Der Elektromotor 6 treibt über eine Motorwelle 7 die Laufschaufelreihe 2. Eine Verbindungswelle 8 verbindet die Laufschaufelreihe 3 mit einem Turbinenlaufrad 17; diese Verbindungswelle 8 rotiert mit derselben Drehzahl wie der Elektromotor 6, und zwar, je nach Ausführung des Aggragates, gegenläufig oder gleichläufig zu dessen Motorwelle 7.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden etwa 50 % der für das Klimaaggregat erforderlichen Kompressorleistung über, die Luftentspannungsturbine rückgewonnen. Es ist somit die Installation eines Elektromotors 6 mit ledig¬ lich der halben ursprünglich errechneten Leistung nötig.

Die Verbindungswelle 8 läuft frei und stellt sich auf die richtige Drehzahl ein.

Es ist vorteilhaft, daß hier die genormten Schaufeln von Gasturbinenherstellern verwendet werden können. Die Luftführungen des Aggregates können aus Blechen ge¬ schweißt sein, da sie lediglich einem Druck von maximal 1,9 bar standhalten müssen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und Aggregat wird eine wesentliche Wirkungsgradsteiσerung erreicht. Die durch die Erfindung bewirkte bessere Ausnützung von Primärenergie ist nicht nur wirtschaftlich vorteilhaft, sondern bedeutet auch einen wertvollen Beitrag gegen den Treibhauseffekt und somit für den Umweltschutz.