Mit aus festem Brennstoff erzeugtem Treibgas betriebene Wärmekraftanlage. Gasturbinen erden bis jetzt nur mit aus flüssigen und gasförmigen Brennstoffen er zeugten Treibgasen betrieben. Da aber der Brennstoff auf der Erde hauptsächlich in Form von Kohle vorkommt, wird versucht., die Gasturbine auch für den Betrieb mit aus Kohle gewonnenen Verbrennungsgasen zn ent wickeln.
Bei Verwendung von Kohlenstaub- brennern leidet die Gasturbine unter Erosion dureh Asche, weil es sehr schwierig- ist, den feinen Staub aus den durch die Turbine strömenden grossen Gasmengen von hoher Temperatur zu entfernen. Ausserdem ist eine solche Staubabscheidung nicht ohne erheb liehe Druck- und Wirkungsgradverluste durchzuführen. Es wurde daher bereits vor geSehlagen, die Kohle in einem Gaserzeuger unter Druck zu vergasen, wobei die Asche bis auf kleine Beste aus dem Ga, erzeiiger in fester oder geschmolzener Form entfernt werden könnte.
Das erzeugte ('as sollte hierauf mit Druekluft, die von einem Kompressor geliefert wird, in einem Brennraum verbrannt und das Verbrennungsgas sollte mit so viel Mischluft gekühlt werden,
class die Treibgasteniperatur den durch die verfügbaren Baumaterialien be dingten Ilöelistwert sieht übersehreitet. Die dieser als zulässig erachteten Höehsttempera- tur unterworfenen Bauteile würden etwa bis zti dunkler Rotglut erhitzt.
Eine (,'rasei@zeti;eranlase dieser Art arbeitet. aber nicht verlustlos. Es entstehen Verluste durch LTnverbranntes in der Asche, durch Wärmeverluste infolge Strahlung und Küh- lung, durch Druckabfall und Wärmeverluste bei der Gasreinigung sowie bei den meisten Vergasungsprozessen auch durch Einblasen von Wasserdampf in den Gaserzeuger, indem dieser Dampf mit den Abgasen am Auslass der Gasturbine in das Kamin entweicht, wobei sein Wärmeinhalt mit der ganzen Verdamp- fungswärme verlorengeht.
Es hat. sieh leider gezeigt, dass dieser Verluste wegen, sowie in folge der Einbusse an Wirkungsgrad, die dureh den Betrieb der Gasturbine mit Treib gas von verhältnismässig niedriger Tempera tur, das durch grosse -.NIischluftmengen abge kühlt wurde, bedingt. ist, eine für die Verwer tung fester Brennstoffe gebaute Wärmekraft anlage der herkömmlichen Bauart, bestehend aus Gaserzeuger und Gasturbinenanlage, wirt- sehaftlieh einer gewöhnlichen Dampfkraft anlage mit Dampfkessel und Dampfturbine unterlegen ist. und deshalb nicht ausgeführt. werden wird.
Die vorliegende Erfindung zeig . nun den Weg, eine Wärmekraftanlage für Betrieb mit. Verbrennungsgasen aus festen Brennstoffen zu bauen, deren Wirkungsgrad bedeutend höher ist als derjenige einer einfachen Dampf kraftanlage und die ausserdem hinsichtlich Platzbedarf und Erstellungskosten günstiger sein wird.
Nach der Erfindung wird eine mit aus festem Brennstoff erzeugtem Treibas be triebene Wärmekraftanlage für grosse Lei stung so gebaut, dass eine unter Druck arbei tende Treibgaserzeugeranlage mit einer Gxastur- binenanlage und einer Dampfturbinenanlage kombiniert wird, wobei das erzeugte Treibgas vor der Gasturbine eine Temperatur von min destens 1000 C aufweist, und dass die gekühl ten Teile der Anlage durch Wasser und den daraus entstehenden gesättigten Dampf ge- kühlt werden,
wobei der in den Kühlvorrich tungen der erwähnten Arilageteile erzeugte Dampf in der Dampfturbinenanlage ausge nützt wird. Mit Vorteil wird zwischen dem Gaserzeuger und dem Brennraum der Tr eib- gaserzeugungsanlage ein Staubabscheider in den Gasstrom eingeschaltet, in dem das Gas ohne Abkühlung, oder höchstens soweit sie sich durch die notwendige Wandkühlung er gibt, gereinigt wird.
In der beiliegenden Zeichnung ist beispiels weise eine Ausführungsform des Erfindungs gegenstandes schematisch dargestellt. , In der unter Druck arbeitenden Anlage für die Vergasung rund vollständige Verbren nung des festen Brennstoffes wird im Gas erzeuger 1 der Brennstoff zuerst vergast, und zwar unter Zuführung einer Luftmenge, die für die Vergasung gerade ausreicht oder die doch nicht viel grösser ist.
Da bei der Erzeu gung von Treibgas für eine Gasturbine die Zusammensetzung des im Gaserzeuger als Zwi schenprodukt erhaltenen Brenngases unwesent lich 'ist und es lediglich darauf ankommt., die in der Kohle chemisch gebundene Wärme durch die Vergasung und nachherige Ver brennung vollständig in fühlbare Wärme um zuwandeln, muss man dem Vergasungsprozess keine besondere Aufmerksamkeit schenken. Die Vergasungsluft wird bei 2 zugeführt, 3 ist. der bewegliche Rost und 4 ist die Brenn stoffschleuse. Die Aschenschleuse ist mit 5 bezeichnet.
Das bei der Vergasung entstehende Gas wird durch die Rohrleitung 9 dem Staubab- scheider 10 zugeführt, von wo es durch die Rohrleitung 11 dem Brennraum 12 zufliesst. Diese Rohrleitungen und der Staubabscheider müssen gekühlt werden, wenn der Vergasungs- prozess Gase mit einer Temperatur von über 600 bis 700 C ergibt.
Der grösste Teil der in der Kohle enthaltenen Asche wurde bereits durch die Aschenschleuse 5 ausgeschieden. Die Einschaltung des Staubabscheiders 10 in den Gasstrom zwischen dem Gaserzeuger 1 und dem Brennraum 12 bietet den Vorteil, dass das Volumen des den Gaserzeuger ver lassenden Brenngases noch bedeutend kleiner ist als das Volumen des nachher im Brenn- raum 12 unter weiterer Luftzufuhr erzeugten Treibgases, weshalb der Staubabseheider 10 für die Ausscheidung der mitgerissenen feinen Aschenteilchen verhältnismässig klein gebaut werden kann.
Im Brennraum 12 wird das erzeugte Brenngas mit wenig überschussbrennluft, die bei 13 unter Druck in diesen eintritt und von einem Kompressor geliefert wird, vollständig zii Treibgas verbrannt, das dann mindestens einer Gasturbine 14 zugeleitet wird. Die Gas turbine kann den bei 17 schematisch ange deuteten elektrischen Generator antreiben, oder sie kann auch einen nicht gezeichneten Kompressor für die Verdichtung der Ver- gasungs- und Verbrennungsluft antreiben.
Die hohen Temperaturen sowohl des er zeugten Brenngases als auch des durch dessen vollständige Verbrennung erhaltenen Treib gases machen es unbedingt nötig, dass alle Apparate, Rohrleitungen und Maschinen, so weit es für die Beständigkeit ihrer Baumate rialien unumgänglich ist, mit. Wasser und dem daraus entstehenden Sattdampf gekühlt wer den. Alle zu kühlenden Teile der erwähnten Apparate, Rohrleitungen und Maschinen, mit. Einschluss der Turbine 14 mit dem Rotor 15 und dem Gehäuse 16 samt den zugehörigen Leit- und Laufschaufeln, sind deshalb mit. Kühlräumen versehen, die überall mit. 6 be zeichnet sind.
Bei 7 wird überall das Kühl wasser zugeführt und bei 8 wird der entstan dene Sattdampf den Kühlräumen entnommen und einem Dampf- und Wassersammler 22 zugeführt, aus welchem eine Umwälzpumpe 23 das angesammelte Kondenswasser wieder den Kühlräumen 6 zuleitet, während der an gesammelte Sattdampf naeh Durchfluss durch einen z. B. am Auslass der Gasturbine 14 an geordneten Überhitzer 24 in der Dampfturbine 18 mit Generator 19 verwertet wird.
Das von der Kondensatpumpe 21 aus dem Kondensator 20 abgesaugte Kondensat kann bei 25 noch von den Abgasen der Gasturbine vorgewärmt und dann wieder dem Dampf- und Wasser sammler 22 zugeführt werden. Die weitgehend abgekühlten Treibgase verlassen die Anlage bei 26 durch das Kamin. Diese Dampfanlage, deren Teile nicht Gegenstand der Erfindung sind und deshalb auch nur sehr schematisch gezeichnet sind, kann in irgendeiner der be kannten Anordnungen ausgeführt sein.
Die Gasturbine einer Wärmekraftanlage gemäss der Erfindung gibt infolge der hohen Treibgastemperatur sehr viel Leistung ab. Dazu kommt die Leistung der Dampfturbinen anlage, in welcher aus der Abfall- und Kühl wärme zusätzliche Nutzleistung erzeugt wird. Die erfindungsgemässe Kombination gestattet es also, trotz den im Gaserzeuger entstehenden Verlusten und durch Verbesserung des sonst, niedrigen Wirkungsgrades der Gasturbine eine sehr wirtschaftliche Wärmekraftanlage für Betrieb mit Treibgas aus festem Brenn stoff zu schaffen.
Weitere Massnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrades und zur Vereinfachung der Regelung einer solchen Wärmekraftanlage sind bereits bekannt; so könnte beispiels weise die Dampfturbinenanlage noch mit An zapfdampf-Speisewasservorwärmern versehen sein, oder die Gasturbine könnte zweigehäusig gebaut sein, wobei eine Turbine einen Nutz.- leistungsgenerator mit konstanter Drehzahl und die andere einen Luftkompressor mit ver änderlicher Drehzahl antreiben könnte. Solche Massnahmen sind, weil bereits bekannt, in der Zeichnung nicht dargestellt; sie gehören auch nicht zum Gegenstand der vorliegenden Er findung.