CH327872A - Verfahren zum Verwerten eines armen Brenngemisches und Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

      Verfahren    zum Verwerten eines armen     Brenngemisches    und Einrichtung zum     Durchführen     des Verfahrens    Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren     zum    Verwerten eines armen     Brenn-          gemisches        und    auf eine Einrichtung zum  Durchführen des     Verfahrens.     



  Arme Brenngemische fallen z. B. an bei  der     Bewetterung    von     Kohlengruben,    wo die  aus der Grube austretende Luft     Grubengas,     insbesondere Methan, oft in Mengen von bis  zu 2 Prozent der     Luft,    enthält, ferner z. B.  als Abluft der     Sichter    von Kohlenstaub  mühlen und von Getreidemühlen, wo     die    Ab  luft brennbare Feststoffe in Pulverform zwar  noch nicht in solcher Menge enthält, dass ein       brennfähiges    oder gar ein explosibles reiches  Gemisch entsteht, aber doch in einer Menge,  dass     die        Verwertung    des zwar armen Gemi  sches sieh noch lohnen kann.

   Auch Abgase  von Verbrennungsmotoren und von     Feuerun-          gen    können unter Umständen noch so viel     im-          verbra-nnte    gasförmige, flüssige oder Feste  Brennstoffreste enthalten,     da.ss    sie, gegebenen  falls nach Auffrischung ihres Sauerstoff  gehaltes durch     Luftzumischung,    als arme  Brenngemische verwertbar sind.  



  Solche     armen        Brenngemische    lohnend zu       verwerten    ist schwierig. Zwar lässt sich z. B.       methanhaltige        Grabenluft    der     Kohlenfeue-          rung    eines Dampfkessels als     Verbrennungs-          luft    zuführen, wobei das Methan zusammen  mit der Kohle im Sauerstoff der Grubenluft  verbrennt.

   Hierbei ist aber die     verwertbare     Menge der Grubenluft     begrenzt        durch    den    Sauerstoffbedarf der Feuerung, da bei Zu  fuhr einer zu grossen Menge Grubenluft die  Flammentemperatur der     Feuerung,    sinkt und  die Verluste an     Rauchgaswärme        ansteigen     und diese den Wärmegewinn aus     .dem    verhält  nismässig kleinen     Methanmenge    schon recht  bald überwiegen können.  



  Noch schwieriger ist es, ein Brenngemisch  zu verwerten, welches ausser dem Stickstoff  gehalt seiner Luft noch     weitere        inerte    oder  schon verbrannte Gase enthält, weil dann  unter Umständen schon geringe Zusätze eines  solchen     Brenngemisches    zur     Verbrennungs-          luft    einer Feuerung die Flammentemperatur  der     Feuerung    senken und die Verluste an       Rauchgaswärme    den Gewinn durch den  Brennstoff des Gemisches übersteigen lassen  können.  



  Die Erfindung besteht .darin, dass das       Brenngemisch    in einer     Gasturbinenanlage        ver-          brannt    wird und dass dem zur     Verbrennungs-          zone    strömenden     Brenngemisch    ein feinkörni  ger, einen     VerbrennuLugskatalyten    enthalten  der Stoff beigemischt wird,

   welcher nach dein  Durchlaufen der     Verbrennungszone        aus    den       entstandenen        Verbrennungsgasen        wieder    ab  geschieden und im Kreislauf erneut dem zur       Verbrennungszone    strömenden Brenngemisch  beigemischt wird.  



  Dadurch, dass man das arme     Brenn-          gemisch    in einer     Gasturbinenanlage    ver  brennt., wird der Vorteil erzielt, dass ein      Teil der vorerwähnten Schwierigkeiten be  seitigt wird. Bei einer     Gasturbinenanlage     wird nämlich die -Temperatur der Verbren  nungsgase ohnehin durch die Haltbarkeit     der     Baustoffe, insbesondere der     Turbnenschaa-          feln    beschränkt und muss daher entsprechend       niedrig    .gehalten werden.

   Anstatt. nun-     za    die  sein Zwecke mittels     eines    reichen     Brenn-          gemisches        zuerst    eine     unzulässig    -hohe Tempe  ratur zu erzeugen und diese Temperatur erst  nachträglich wie üblich durch- Hinzufügen       kühlet    Mischluft     aiif    .die zulässige Höhe zu  vermindern, ist es zweifellos     günstiger,    gleich  von     vornherein,    wie gemäss der Erfindung       vorgeschlagen,

      ein in der Regel billig zur       Verfügung    stehendes     armes        Brenngemisch    in  der     Gasturbinenanlage    zu     verbrennen        und    auf       fliese    Weise gleich von vornherein Verbren  nungsgase von     niedriger    Temperatur zu er  halten.

   Eine hierbei etwa zu     niedrig    ausfal  lende Temperatur kann durch Zusatz gerin  ger Mengen eines reichen     Brenngemisches,     und daher unter     nuir    geringem     Aufwand,     dann immer noch auf eine für den     Gasturbi-          nenprozess    günstige Höhe gesteigert werden.  



       Durch    die ferner gemäss der Erfindung  vorgeschlagene Art, in welcher das arme       Brenngemisch    in der     Gasturbinenanlage        -i,#er-          brannt    werden soll, wird nicht nur eine vor  teilhafte, vorzugsweise flammenlose Verbren  nung bei     verhältnismässig    niedriger Tempera  tur, also mit nur     geringen    Wärmeverlusten,  erzielt, sondern es wird unter anderem ausser  dem bei     Verbrennung    von flüssigen oder  staubförmigen Brennstoffen der Vorteil er  zielt, dass feste oder flüssige Brennstoffteile,

    die     beim    ersten     Durchlaufen    der Verbren  nungszone     .etwa.    noch     unverbrannt    geblieben  sein sollten oder sich dort etwa neu gebildet  haben sollten, sich zusammen mit dem     Kata-          lyten    aus .den     Verbrennungsgasen    abscheiden  lassen     und    zusammen mit     ihm    kreislaufend  erneut in die     Verbrennungszone    geführt und  auf diese Weise vollständig verbrannt wer  den können.

       Ferner    kann erreicht werden, dass  sich der     Katalyt    bei     seiner        Beimischung    in  erhitztem Zustand befindet, wodurch die       Verbrennungsreaktion    beschleunigt wird.    'Es kann sich empfehlen, nach dein Durch  laufen der Verbrennungszone auch     einen    Teil  der entstandenen Verbrennungsgase abzu  zweigen     und    ihn kreislaufend dem zur Ver  brennungszone strömenden Brenngemisch bei  zumischen.

   Hierdurch wird erzielt, dass ins  besondere auch schon im Anfangsteil     derVer-          brennimgszone    erhöhte Temperaturen     herr-          sehen        und        dadurch    die     Geschwindigkeit,-    mit  welcher die     Verbrennungsreaktion    abläuft,  erhöht wird.  



  Die Einrichtung zum Durchführen des er  findungsgemässen Verfahrens besitzt einen  Gemischkanal, welcher einen Kanal einer Gas  turbinenanlage bildet und das Brenngemisch  zur     Verbrennungszone    hinleitet, eine     Brenn-          kammer,    welche     die    Verbrennungszone ent  hält, einen Gaskanal, welcher die entstan  denen -Verbrennungsgase ihrer Verwertung  in der     Gasturbinenanlage    zuführt, eine Ein  mündung in den genannten Gemischkanal,       mittels    welcher der     Katalyt    dem Brenn  gemisch beigemischt     wird,

      einen in den ge  nannten Gaskanal eingeschalteten     Abscheider     zum     Wiederabscheiden    des     Katalyten    aus den       Verbrennungsgasen    und einen Verbindungs  kanal zwischen dem genannten     Abscheider     und der genannten     Einmündung,    durch wel  chen Kanal der Kreislauf des     Katalyten    ge  schlossen wird.  



  Als     Abscheider    kann hierbei ein Zyklon  Verwendung finden.  



  An der Einmündung in den     Gemischkaual     kann ein vom Brenngemisch durchströmter       Injektor    angeordnet sein, in dessen     Saugraum     der den Kreislauf des     Katalyten'schliessende     Verbindungskanal einmündet.  



  Die leichte Weite des Verbindungskanals  kann derart gewählt sein, dass sie ausser dein       kreislaufenden        Katalyten    auch noch einem       kreislaulenden    Teil der entstandenen Ver  brennungsgase Durchtritt gewährt.  



  Als einen     Verbrennungska,talyten    enthal  tende Stoffe lassen sich z. B. verwenden:  Feinkörnige und poröse keramische Stoffe,  welche als     Trägerunterlage    für spurenweise       auf    ihrer Porenoberfläche verteiltes Platin      dienen, - Eisenoxyde, - kombinierte -     Eisen-          Nickel-Katalyte,        Palladium-Katalyte:     Die Figur zeigt in schematisch dargestell  tem Aufriss ein     Ausführungsbeispiel    der, er  findungsgemässen Einrichtung.  



  Ein Verdichter einer nicht gezeichneten       Gasturbinenanlage    drückt ein armes Brenn  gemisch durch den Gemischkanal 1 und     aen          Injekto-r    -2.. in den     Brennraum    3.

   Im - Sau  raum 4 des     Injektors    2 wird dem Brenn  gemisch mittels des Verbindungskanals 5 der  feinkörnige, einen     Verbrennimgskatalyten     enthaltende Stoff beigemischt., der, durch das  Brenngemisch     getragen,    mit letzterem zusam  men im     Brennraum    3     hochsteigt.    Mittels der  in den     Brennraum    3 eingebauten     Schlang#jn-          windungen    ist dafür gesorgt,

   dass     Brenn-          gemisch    und     Katalyt    immer wieder einander  durchdringen und hinreichend lange     =nit-          einander    in bewegtem Kontakt bleiben, um  die Verbrennungsreaktion zu vollziehen. Die  hierbei entstandenen Verbrennungsgase     -und     der     Katalyt    gelangen dann in den Zyklon 6,  wo     Verbrennungsgas    und     Katalyt    voneinan  der geschieden werden.

   Vom     Katali#ten    be  freites     Verbrennungsgas    wird     mittels    des       (laskanals    7 seiner Verwertung in der Tur  bine der nicht gezeichneten     Gasturbinenanlage     zugeführt, während der abgeschiedene     Kata-          lyt    zusammen mit etwa noch     unverbrannt    ge  bliebenen und daher gleichfalls abgeschiede  nen festen<B>*</B>oder flüssigen Brennstoffteilchen  durch den Verbindungskanal 5 kreislaufend  erneut in den     Saugraum    4 des     Injektors    2  und von dort erneut in den     Brennraum    3 ge  langt.

   Die lichte Weite des Verbindungs  kanals 5 ist. in ihrem Verhältnis zur Menge       des        kreislaufenden        Katalyten    so     gross    gewählt,  dass sie ausser     diesem    auch noch einem Teil der  in den Zyklon 6 eingetretenen heissen Verbren  nungsgase Durchtritt gewährt, welcher Teil,       der    zudem noch mittels der Drosselklappe     ä     geregelt werden kann, sich im     Injektor    2 zu  sammen mit dem ebenfalls noch heissen     Katä-          ly        ten    dem Brenngemisch beimischt     1--Lud    so dazu  beiträgt,

   dass schon in den ersten Windungen  des Brennraumes 3 eine     angemessene,    für die    Reaktionsgeschwindigkeit günstige Tempera  turhöhe eingehalten wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCIIE I. Verfahren zum Verwerten eines armen Brenngemisches, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe in einer Gasturbinenanläge ver brannt wird und dass dem zur V erbrennungs- zone strömenden Brenngemisch ein feinkörni ger, einen Verbrennungskatalyten enthalten der Stoff beigemischt wird, welcher nach ;

   lern Durchlaufen der Verbrennungszone aus den entstandenen Verbrennungsgasen wieder ab geschieden und im Kreislauf erneut dem zur Verbrennungszone strömenden Br enngeinisch beigemischt wird.

   II. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe einen Gemisch kanal, welcher einen Kanal einer Gasturbinen anlage bildet und das Brenngemisch zur Ver brennungszone- hinleitet, eine Brennkammer, welche die Verbrennungszone enthält, einen Gaskanal, welcher die entstandenen Verbren nungsgase ihrer Verwertung in der Gästur- binenanlage zuführt, eine Einmündung in den genannten Gemischkanal, mittels welcher der Katalyt dem Brenngemisch beigemischt wird,

   einen in den genannten Gaskanal ein geschalteten Abscheider zum WiederaIschei- den des gatalyten aus den Verbrennungs gasen und einen Verbindungskanal zwischen dem genannten Abscheider und der genann ten Einmündung besitzt, .durch welchen Ka nal der Kreislauf des Katalyten geschlossen wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass nach dem Durch laufen der Verbrennungszone auch ein Teil der entstandenen Verbrennungsgase abge zweigt und kreislaufend dem zur Verbren nungszone strömenden Brenngemiseh beige mischt wird. 2. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Abseheider ein Zyklonabseheider ist. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass bei-. der genann ten Einmündung ein vom Brenngemisch durchströmter Injektor angeordnet ist, in dessen Saugraum der den Kreislauf des Ka- talyten schliessende Verbindungskanal ein-. mündet. 4.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, ziun Durchführen des Verfahrens nach Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite des Verbindungskanals derart gewählt ist, dass sie ausser dem kreislaufen- den Katalyten auch dem kreislaufenden Teil der entstandenen Verbrennungsgase Durch tritt gewährt.