Kraftwerk mit Verbrennung von flüssigem oder festem Brennstoff und Verfahren zum Betrieb dieses Kraftwerkes Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftwerk, in dem flüssiger oder fester Brennstoff verbrannt wird und das Rauchgas einen Gasreiniger durchströmt, wobei in diesem Teilchen verbleiben, die der Erzeugung von Kor- rosions- und Ablagerungsschäden an ihm nachgeschal teten Kraftwerksteilen fähig sind. Dieses Kraftwerk ist insbesondere ein Gasturbinenkraftwerk, kann aber auch z.B. ein Dampfkraftwerk sein.
Im erstgenannten Falle ist ein genannter nachgeschalteter Kraftwerksteil insbe sondere eine Gasturbine. Der flüssige Brennstoff ist ins besondere Schweröl, vorzugsweise schweres Heizöl oder Rückstandsöl. Bei den genannten Teilchen handelt es sich insbesondere um Vanadiumpentoxyd (V20.)- und Natriumsulfat (Na2S04)-Teilchen. Diese Teilchen fallen z.B. im Falle der Verbrennung oder auch Vergasung mit anschliessender Verbrennung von Schweröl in der Ölasche oder -schlacke an.
Ein solches Kraftwerk, insbesondere ein solches Gas turbinenkraftwerk, ist bekannt. Bei dem bekannten Gas turbinenkraftwerk wird der Brennstoff in einer Brenn- kammer mit Luftüberschuss verbrannt.
Es wird dem Rauchgas Sekundärluft beigemischt, da mit dieses die zum Betrieb der Gasturbine erforderliche, verhältnismässig niedrige Eintrittstemperatur hat. Die Beimischung erfolgt zwischen dem Gasreiniger und der Gasturbine. Der Gasreiniger ist mit Stoffen gefüllt, die einen geringeren Korrosionswiderstand als die nachge schalteten Rohrleitungen und insbesondere als die vom Rauchgas beströmten Turbinenteile haben. Insbesondere ist der Gasreiniger mit Metallspänen gefüllt.
Es treten bei der bekannten Gasturbinenanlage die Nachteile auf, dass zu wenig genannte schädliche Teil chen im Gasreiniger verbleiben, wenn der Gasreiniger entsprechend einem erträglichen Druckverlust des Rauch gases gestaltet und/oder ausgelegt ist, die Füllstoffe durch die korrodierende Ölasche sehr schnell zerstört werden und der Gasreiniger, da mit Luftüberschuss ver brannt wird, sehr gross ist. Wird dagegen gemäss einem bekannten Verfahren Brennöl bei etwa 600 bis 650 C vergast und das Brenn- gas vor einer Verbrennung durch einen Gasreiniger ge leitet, dann verstopft Russ diesen sehr schnell.
Ausserdem fehlt der Russ in der Wärmebilanz, so dass der Wirkungs grad des Kraftwerkes entsprechend niedrig ist.
Um die genannten Nachteile zu beseitigen, d.h. um mit einem relativ kleinen Gasreiniger mit möglichst ge ringem Druckverlust und weiterhin mit möglichst wenig Gasreinigerwechseln einen möglichst hohen Abscheide grad im Gasreiniger zu erzielen, wird gemäss der Erfin dung vorgeschlagen, dass eine Verbrennung mit etwa der Mindestluftmenge vorgesehen ist und der Gasreiniger somit von praktisch russfreiem, eine Temperatur über 1000 C aufweisendem Rauchgas durchströmt wird. Bei der Verbrennung handelt es sich also um eine etwa stöchiometrische Verbrennung (Luftverhältnis k = 1).
Eine so hohe Temperatur wie bei der stöchiometri- schen Verbrennung weist das den Gasreiniger durch strömende Rauchgas weder bei dem bekannten Kraftwerk noch bei dem bekannten Verfahren auf. Rauchgastem- peraturen über 1000 C ergeben aber eine weitaus grös- sere chemische Reaktionsfähigkeit der schädlichen Teil chen mit dem Gasreinigerwerkstoff als solche von z. B. 650 C. Diese hohe Temperatur begünstigt Reaktion im Gasreiniger. Ferner entfällt eine schnelle Verstopfung des Gasreinigers durch Russ, da praktisch kein Russ bei der genannten Verbrennung entsteht.
Die Luftüberschuss zahl kann so stark von 1 abweichen, wie für die Erzeu gung praktisch russfreien Rauchgases notwendig ist. Weiterhin ergibt der Wegfall von Überschussluft (Se kundärluft) bei der Verbrennung ein kleineres Rauch gasvolumen und somit kleinere Gasreinigerabmasse. Die Rauchgasdrücke können so hoch wie bei dem bekannten Kraftwerk und dem bekannten Verfahren gewählt wer den.
Gemäss der Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Betrieb des erfindungsgemässen Kraftwerkes vorgeschla gen, nach dem das Entfernen und Einführen von Filter- gut des Gasreinigers automatisch gesteuert wird. Gege benenfalls wird auch die Bewegung des Filtergutes quer durch den Strom automatisch gesteuert.
In der Zeichnung ist in, Fig. 1 ein Ausführungsbei spiel des Kraftwerkes gemäss der Erfindung dargestellt. Es handelt sich um ein Gasturbinenkraftwerk. Fig. 2 bis 8 zeigen Ausführungsbeispiele von Filtern des Kraftwerks gemäss der Erfindung im bzw. am Rauchgaskanal.
Gemäss Fig. 1 wird in einer Brennkammer 10 schwe res Heizöl (Schweröl) stöchiometrisch, d. h. mit einem Luftverhältnis L/Lm;n = 1, verbrannt. Das Rauchgas strömt durch einen von drei parallelgeschalteten Filtern 11 und wird einer Mischkammer 12 als gereinigtes Rauchgas zugeführt.
Der Brennkammer 10 wird Luft aus einem Verdichter 13 über eine Leitung 14 nur in der Menge zugeführt, die zur stöchiometrischen Verbren nung notwendig ist. Zwischen Verdichter 13 und Brenn- kammer 10 ist zwecks besserer und wirtschaftlicherer Verbrennung ein Wärmetauscher 15 geschaltet. Dieser kann auch mit Hilfe von Ventilen 16 und 17 umgangen werden.
Der Brennkammer 10 wird gleichzeitig aus einem Schwerölbehälter 20 das Schweröl zugeführt, das elek trisch durch eine Hilfsheizung 18 oder z.B. mit Hilfe von Dampf vorgewärmt wird. Im Betrieb des Kraftwerks kann diese Hilfsheizung 18 ausgeschaltet und das Schweröl in einem Schwerölvorwärmer 19 mit Turbinenabgas auf eine Temperatur von etwa 100 C vorgewärmt werden. Vom Schwerölbehälter 20 wird das Schweröl durch eine Pumpe über einen Filter zur Brennkammer 10 gefördert.
Durch die Parallelschaltung der Filter<B>11</B> ist keine Un terbrechung des Betriebes des Kraftwerks zwecks Filter füllung erforderlich. In der Mischkammer 12 wird vor gewärmte Luft, die vom Verdichter 13 gefördert wird, in der Menge zugemischt, die erforderlich ist, um das Rauchgas etwa auf die notwendige Turbineneintritts temperatur abzukühlen. Diese Luft wird durch den Wärmetauscher 21 vorgewärmt. Dieser kann gleichfalls mit Hilfe von Ventilen umgangen werden. Von der Misch kammer 12 aus strömt das Rauchgas durch die Leitung 22 zur Gasturbine 23, für die es Treibmittel ist.
Das Turbinenabgas wird durch die Wärmetauscher 15 und 21 geleitet. Ausserdem kann ein über ein Regelventil 24 geleiteter Teilgasstrom zur Aufheizung des Schweröl- vorwärmers 19 benutzt werden.
In Fig. 2 bis 8 ist der Rauchgaskanal jeweils mit 87 bezeichnet. Die Pfeile 88 geben jeweils die Durchström richtung des Rauchgases im Rauchgaskanal 87 und im Filter an.
In Fig. 2 ist ein Schüttkammerfilter dargestellt. Mit 30 ist ein eine Filterkammer bildendes Filtergehäuse, mit 31 eine keramische Füllung (Filtergut) und mit 32 ein gasdichter Einfüllverschluss bezeichnet. Es sind Sieb platten 33 und 34 als Begrenzung der Filterkammer vor gesehen. Zu beachten ist hierbei, dass die Filterkammer vollgefüllt ist, um das ungereinigte Gas zu zwingen, das Filtergut zu durchströmen. Mit 35 ist eine Entleerungs einrichtung bezeichnet.
Fig. 3 zeigt einen Schüttkammerfilter mit automa tischer Auswechselung des Filtergutes. Sein Filtergehäuse 40 wird in ähnlicher Weise wie gemäss Fig. 2 ausge führt, jedoch sind Druckschleusen 41 und 42 am Ein und Austritt vorgesehen. Über der Eintrittsdruckschleuse 41 befindet sich noch ein. Vorratsbehälter 43.
Fig. 4 zeigt einen Rollenfilter mit keramischem Filter netz. In einem druckdichten Gehäuse 50 befinden sich Rollen 51, 52, 54 und 55. Von der Rolle 51 wird das Filternetz 53 über die Rollen 54 und 55 kontinuierlich auf die Rolle 52 gewickelt.
Hierbei durchquert jeder Filternetzquerschnitt den Gasstrom zweimal, wobei die einstige Vorderseite die Rückseite wird (Wendevorgang). Um die Festigkeit des Filternetzes 53 zu erhöhen, kann es mit einer Metalleinlage aus hochwarmfestem Material versehen sein. Durchlochte Stützwände 56 erfüllen den gleichen Zweck, indem das Filternetz 53 an ihnen zur Anlage gebracht wird. Die Bewegungsrichtung des Filter netzes 53 ist durch den Pfeil 86 gekennzeichnet. Die Rollenkammer 92 kann mit Druckluft gespült und ge kühlt werden.
Wird ihr Druck gleich oder etwas grösser als der Rauchgasdruck gewählt, kann kein Rauchgas in die Kammer 92 dringen. Diese Druckluft mischt sich dem Rauchgasstrom bei und geht nicht verloren. Der Überdruck ist etwa gleich dem Rauchgasdruck vor dem Rollenfilter. Die Druckluft kann vom Kompressor 13 bzw. von einer seiner Stufen stammen. Druckluftzufüh- rungen sind mit 93 bezeichnet.
Fig. 5 zeigt einen Filter mit Paketbeschickung. Sein Filtergehäuse 60 bildet drei Kammern 61, 63 und 65. Die obere Kammer 61 ist die Einfüllkammer, in die ein frisches Filterpaket gelegt wird. Mit Hilfe eines Schiebers 62 wird diese Kammer 61 druckdicht gegenüber dem Rauchgaskanal 87, der mit der Kammer 63 in Verbin dung steht, abgeschlossen. Ein Schieber 64 trennt wie derum die Kammer 63 von der Kammer 65.
Der Wechsel vorgang während des Betriebes des Kraftwerks geht z.B. folgendermassen vor sich: Es wird die Entnahmeöffnung 66 geöffnet und das verschmutzte Filterpaket 67 entfernt. Nach Verschluss der äffnung 66 wird der Schieber 64 geöffnet, und der sich zur Zeit in Betrieb befindliche Filter 68 fällt in die Kammer 65. Danach wird der Schieber 64 geschlossen.
Durch Öffnen des Schiebers 62 wird das Frischfilterpaket 89 aus der Kammer 61 freige geben und fällt in die Kammer 63. Abschliessend wird der Schieber 62 geschlossen und die Kammer 61 über eine Einstecköffnung 90 mit einem frischen Filterpaket gefüllt.
Gemäss Fig. 6 (Längsschnitt) und Fig. 7 (Querschnitt) ist nur die Filterfüllung 70 von besonderem Interesse, da die Ausführung des Filtergehäuses einer der Figuren 2, 3 oder 5 entsprechen kann. Die Filterfüllung 70 besteht aus Einzelröhrchen aus keramischem Werkstoff. Diese Röhrchen liegen aufeinander. Aus Richtung 71 werden sie dem Filter kontinuierlich oder stossweise zugeführt, und in Richtung 72 wird der Filter entladen.
Der lichte Durchmesser der Röhrchen ist so gehalten, dass sich bei Durchströmen des Rauchgases innerhalb jedes Röhr chens eine turbulente Strömung ergibt. Somit kommt je des Gasteilchen mit der Keramikmasse in Berührung. Vorzugsweise handelt es sich um Röhrchen mit geringen lichten Weiten. Die gestrichelte Linie deutet den Quer schnitt des Rauchgaskanals 87 an. Die Breite dieses Querschnitts ist kleiner als die Breite 94 des Filtergutes.
In. Fig. 8 ist eine Brennkammer 80 des Kraftwerks mit keramischer Auskleidung 82 und Rauchgasabströ- mung nach unten dargestellt. Tritt nach mehreren Be triebsstunden Sättigung des keramischen Materials an flüssiger Schlacke ein, dann fliesst die Schlacke an der Wand nach unten ab. Sie wird von der Filterfüllung 83 des mit der Brennkammer 80 eine Baueinheit bildenden Filters 91 < taufgesaugt .
Die Filterfüllung 83 befindet sich in einem Filtergehäuse 81 und wird von dem in der Brennkammer 80 entstandenen Rauchgas in Richtung 88 durchströmt. Die Filterfüllung 83 wird durch die Druck schleusen 84 in Richtung der Pfeile 85 nachgeführt, was kontinuierlich erfolgen kann. Die Filteranordnung ist waagerecht wegen des Abfliessens der Schlacke nach un ten. Eine Bewegung der Filterfüllung 83 in Richtung der Pfeile 85 erfolgt insbesondere durch eine Fördereinrich tung, z.B. eine Förderschnecke.
Die beschriebene Ausführung kann in Ausgestaltung der Erfindung auch so ausgeführt werden, dass Brenn- kammer, Filter und Mischkammer eine Einheit bilden, wodurch der Bauaufwand auf ein Mindestmass reduziert wird.
Wenn eine Verminderung der Temperatur des Rauch gases durch Sekundärluft zum Schutz der genannten nachgeschalteten Kraftwerksteile oder aus anderer. Gründen notwendig ist, kann man Sekundärluft dem Rauchgas erst zwischen dem Gasreiniger und diesen Kraftwerksteilen, insbesondere in einer Mischkammer, zu mischen. Die Zuströmung bzw. die Mischkammer wird zweckmässigerweise unmittelbar oder dicht hinter dem Gasreiniger vorgesehen, so dass die von ihm zu den nachgeschalteten Kraftwerksteilen führenden Rohrleitun gen keine hochhitzebeständigen Auskleidungen zu erhal ten brauchen.
Zur weiteren Steigerung der Verbrennungstemperatur und somit der Rauchgastemperatur und somit des Ab- scheidegrades und insbesondere zwecks Verbesserung der Zündfähigkeit des Brennstoffes und Erhöhung des ther mischen Wirkungsgrades des Kraftwerks ist vorzugs weise eine Verbrennung mit vorgewärmtem Brennstoff und/oder vorgewärmter Verbrennungsluft vorgesehen.
Als Gasreiniger ist insbesondere ein Filter mit den Eigenschaften der aufzufangenden Teilchen entsprechend engen Durchlässen für das Rauchgas vorgesehen. Ein solcher Filter saugt die schädlichen Teilchen auf. Un ter Eigenschaften sind hier chemische und/oder physi kalische Eigenschaften zu verstehen. Das diese engen Durchlässe aufweisende Filtergut besteht insbesondere aus Werkstoff, der eine insbesondere grosse chemische Affinität zu den schädlichen Stoffen aufweist. Insbeson dere besteht das die engen Durchlässe aufweisende Filter gut mindestens zum Teil aus nichtmetallischem, bei Tem peraturen über<B>1000'</B> C fest bleibendem Werkstoff.
Die ser Werkstoff ist insbesondere keramischer oder metall keramischer Werkstoff. Keramik-Filtergut ist gut rege nerierungsfähig, indem die schädlichen Stoffe chemisch gelöst werden können. Es kann ferner Temperaturen bis etwa<B>1600'</B> C aushalten. Die genannten korrosionsemp findlichen Metallspäne halten solch hohe Temperaturen nicht aus. Auch eine Innenauskleidung des Filterge häuses und einer Rohrstrecke zwischen dem Gasreiniger und der Mischkammer besteht insbesondere aus kera mischem Werkstoff. Auch feuerfester Werkstoff kann für das Filtergut oder eine genannte Innenauskleidung ver wendet werden.
Als Gasreiniger können mindestens zwei parallel durchströmbare, wechselweise abschaltbare genannte Filter vorgesehen sein. Während der eine vom Rauch gas durchströmt wird, kann das gesättigte oder teilgesät tigte Filtergut des anderen durch frisches Filtergut er- setzt werden. Die Filter können aus einer Rauchgasrohr- strecke herausnehmbar angeordnet sein.
Insbesondere ist in Durchströmrichtung vor dem Fil tergut ein Sieb vorgesehen, das vorzugsweise aus kor rosionsbeständigem Werkstoff besteht. Insbesondere ist auch in Durchströmrichtung hinter dem Filtergut ein solches Sieb vorgesehen. Die Siebe können Teile des Filters sein. Sie können aus keramischem Werkstoff be stehen oder solchen Werkstoff aufweisen. Die genannten engen Durchlässe können durch Steinchen, vorzugsweise Keramiksteinchen, gebildet sein.
Möglichst kleine Steinchendurchmesser oder dgl. ergeben eine möglichst grosse zu benetzende Oberfläche. Die ge nannten Durchlässe können auch durch Röhrchen ge bildet sein, deren Achsen parallel zueinander und in Durchströmrichtung des Rauchgases liegen. Diese Kör per werden insbesondere in ein Gehäuse oder eine Kam mer geschüttet, was einen Schüttkammerfilter ergibt.
Dieser weist oben und unten insbesondere Druckschleu sen in Form von Abschaltkammern zum Entfernen des verschmutzten Filtergutes und Nachfüllen frischen Filter gutes auf: In diesem Filter sackt das Filtergut durch sein Eigengewicht nach unten.
Die engen Durchlässe können sich auch in einer Matte oder einem Netz befinden. Eine solche Matte oder dgl. kann mehrschichtig sein, und zwar zur Verkleine rung der Durchlässe und Vergrösserung der zu benet zenden Oberfläche. Die Matte kann mit ihrer Längs erstreckung quer zur Durchströmrichtung liegen. Eine Matte kann aus keramischen Fasern bestehen oder solche aufweisen. Sie kann Stahleinlagen oder dgl. zur Erhö hung der Festigkeit haben; es können auch Metallspäne eingeflochten sein; auch kann Keramik auf ein Metall gerüst gespritzt sein.
Eine Matte hat einen Strömungs widerstand von nur etwa 30 bis 100 mm Wassersäule bei entsprechenden Rauchgasgeschwindigkeiten, wobei der Abscheidegrad trotzdem sehr gross ist. Je feiner die Fa sern, desto grösser der Strömungswiderstand. Insbeson dere liegen mindestens zwei quer zur Strömungsrichtung liegende Matten einander parallel. Dies ergibt eine Feinst- reinigung. Die genannten zwei oder mehr Matten kön nen Teile eines einzigen fortlaufenden, über Rollen ge führten Bandes sein.
Zur leichten und schnellen Auswechselbarkeit des Filtergutes, und zwar während des Betriebes des Kraft werks, ist es sehr von Vorteil, wenn ein quer zur Durch- strömrichtug sich erstreckendes Gehäuse eines genann ten Filters einen Raum für drei die engen Durchlässe aufweisende Filtergut-Pakete aufweist, welcher Raum durch zwei in Durchströmrichtung bewegbare Schieber in drei Kammern teilbar ist, wobei die mittlere Kammer durchströmt wird,
und die eine Aussenkammer eine ver schliessbare Einstecköffnung für ein frisches Paket und die andere Aussenkammer eine verschliessbare Entnahme öffnung für ein gesättigtes Paket aufweist. Auch ein sol ches Filtergehäuse lässt beim Auswechseln kein Rauch gas entweichen. Ein genanntes Paket entsteht insbeson dere durch Pressung des Filtergutes.
Beim genannten erfindungsgemässen Verfahren zum Betrieb des Kraftwerkes wird zweckmässigerweise ein Vorratsbehälter laufend mit frischem Filtergut aufge füllt. Im Falle des genannten Mattenbandes wird die An ordnung zweckmässigerweise so getroffen, dass das Rauchgas zuerst einen schon teilgesättigten Bandteil und dann einen noch weniger gesättigten Bandteil durch strömt; zuletzt kann ein frisches Bandteil durchströmt werden. Das Band wird also zum Filtereintritt hin gezo gen, welche Bewegung automatisch gesteuert wird.
Es kann eine kontinuierliche Bewegung des Filter gutes quer durch den Strom automatisch gesteuert wer den, wobei Filtergut-Füllzeit bis zur Sättigung und Filter gut-Geschwindigkeit aufeinander abgestimmt sind. Es kann aber auch eine intermittierende Bewegung des Filtergutes quer durch den Strom automatisch gesteuert werden, wobei die Zeitspannen der Bewegungslosigkeit etwa so gross sind wie die Füllzeiten bis zur Sättigung.
Vorzugsweise wird eine solche Filtergutbewegung auto matisch in Abhängigkeit vom Druck und/oder von der Durchsatzmenge des Strömungsmittels gesteuert.
Der Sättigungsgrad des Filtergutes, insbesondere etwa die Sättigungsgrenze, kann mit Hilfe radioaktiver Iso tope festgestellt werden. Die genannte automatische Steuerung kann in Abhängigkeit von dieser Feststellung geschehen; z.B. kann in Abhängigkeit von dieser Fest stellung ein Filterwechselvorgang automatisch ausgelöst werden.
Wenn in dem Kraftwerk fester Brennstoff verbrannt wird, dann handelt es sich insbesondere um staubför- migen. Zur Verbrennung des flüssigen oder staubför- migen Brennstoffes dient insbesondere eine Zyklonbrenn- kammer oder Schmelzkammer.
Power plant with combustion of liquid or solid fuel and method for operating this power plant. The invention relates to a power plant in which liquid or solid fuel is burned and the flue gas flows through a gas cleaner, in which particles remain that cause corrosion - and deposits damage to downstream power plant components are capable. This power plant is in particular a gas turbine power plant, but can also e.g. be a steam power plant.
In the first-mentioned case, a named downstream power plant part is in particular a gas turbine. The liquid fuel is especially heavy oil, preferably heavy fuel oil or residual oil. The particles mentioned are in particular vanadium pentoxide (V20.) And sodium sulfate (Na2S04) particles. These particles fall e.g. in the case of combustion or gasification with subsequent combustion of heavy oil in the oil ash or slag.
Such a power plant, in particular such a gas turbine power plant, is known. In the known gas turbine power plant, the fuel is burned in a combustion chamber with excess air.
Secondary air is added to the flue gas, since it has the relatively low inlet temperature required to operate the gas turbine. The admixture takes place between the gas cleaner and the gas turbine. The gas cleaner is filled with substances that have a lower corrosion resistance than the downstream pipelines and in particular than the turbine parts through which the flue gas flows. In particular, the gas cleaner is filled with metal chips.
The known gas turbine system has the disadvantages that too few harmful particles remain in the gas cleaner if the gas cleaner is designed and / or designed according to a tolerable pressure loss of the flue gas, the fillers are destroyed very quickly by the corrosive oil ash and the Gas purifier, as it is burned with excess air, is very large. If, on the other hand, according to a known method, fuel oil is gasified at about 600 to 650 C and the fuel gas is passed through a gas cleaner before combustion, the soot clogs it very quickly.
In addition, the soot is missing from the heat balance, so that the efficiency of the power plant is correspondingly low.
In order to overcome the disadvantages mentioned, i. In order to achieve the highest possible degree of separation in the gas cleaner with a relatively small gas cleaner with the lowest possible pressure loss and with as few gas cleaner changes as possible, it is proposed according to the inven tion that combustion with approximately the minimum amount of air is provided and the gas cleaner is therefore practically soot-free , a temperature above 1000 C having flue gas is flowed through. The combustion is therefore approximately stoichiometric combustion (air ratio k = 1).
The temperature of the gas cleaner flowing through the flue gas neither in the known power plant nor in the known method is as high as in the case of stoichiometric combustion. Flue gas temperatures above 1000 C, however, result in a far greater chemical reactivity of the harmful particles with the gas cleaning material than those of e.g. B. 650 C. This high temperature promotes reaction in the gas cleaner. Furthermore, the gas cleaner does not quickly become clogged with soot, since practically no soot is produced during the aforementioned combustion.
The excess air number can deviate from 1 as much as is necessary for the generation of practically soot-free flue gas. Furthermore, the elimination of excess air (secondary air) results in a smaller flue gas volume and thus smaller gas purifier dimensions during combustion. The flue gas pressures can be chosen as high as in the known power plant and the known method who the.
According to the invention, a method for operating the power plant according to the invention is also proposed, according to which the removal and introduction of filter material from the gas cleaner is automatically controlled. If necessary, the movement of the filter material across the stream is automatically controlled.
In the drawing, Fig. 1 shows a Ausführungsbei game of the power plant according to the invention. It is a gas turbine power plant. 2 to 8 show exemplary embodiments of filters of the power plant according to the invention in or on the flue gas duct.
According to Fig. 1 is in a combustion chamber 10 Schwe res heating oil (heavy oil) stoichiometric, d. H. with an air ratio L / Lm; n = 1, burned. The flue gas flows through one of three filters 11 connected in parallel and is fed to a mixing chamber 12 as purified flue gas.
The combustion chamber 10 is supplied with air from a compressor 13 via a line 14 only in the amount that is necessary for stoichiometric combustion. A heat exchanger 15 is connected between the compressor 13 and the combustion chamber 10 for the purpose of better and more economical combustion. This can also be bypassed with the aid of valves 16 and 17.
The combustion chamber 10 is simultaneously supplied with the heavy oil from a heavy oil tank 20, which is electrically supplied by an auxiliary heater 18 or e.g. is preheated with the help of steam. When the power plant is in operation, this auxiliary heater 18 can be switched off and the heavy oil can be preheated to a temperature of approximately 100 ° C. in a heavy oil preheater 19 using turbine exhaust gas. The heavy oil is conveyed from the heavy oil tank 20 to the combustion chamber 10 by a pump via a filter.
The parallel connection of filters 11 means that there is no need to interrupt operation of the power plant for the purpose of filter filling. In the mixing chamber 12, heated air, which is conveyed by the compressor 13, is mixed in in the amount that is necessary to cool the flue gas to approximately the necessary turbine inlet temperature. This air is preheated by the heat exchanger 21. This can also be bypassed with the help of valves. From the mixing chamber 12, the flue gas flows through line 22 to the gas turbine 23, for which it is propellant.
The turbine exhaust gas is passed through the heat exchangers 15 and 21. In addition, a partial gas flow directed via a control valve 24 can be used to heat the heavy oil preheater 19.
In FIGS. 2 to 8, the flue gas duct is designated by 87 in each case. The arrows 88 each indicate the flow direction of the flue gas in the flue gas duct 87 and in the filter.
In Fig. 2, a bulk chamber filter is shown. With 30 a filter housing forming a filter chamber, with 31 a ceramic filling (filter material) and with 32 a gas-tight filler cap. There are sieve plates 33 and 34 seen as a boundary of the filter chamber before. It should be noted that the filter chamber is completely filled in order to force the uncleaned gas to flow through the filter material. 35 with a discharge device is referred to.
Fig. 3 shows a bulk chamber filter with automatic exchange of the filter material. Its filter housing 40 is carried out in a manner similar to that shown in FIG. 2, but pressure locks 41 and 42 are provided at the inlet and outlet. There is another one above the inlet pressure lock 41. Reservoir 43.
Fig. 4 shows a roller filter with a ceramic filter network. Rollers 51, 52, 54 and 55 are located in a pressure-tight housing 50. The filter net 53 is continuously wound from roll 51 onto roll 52 via rolls 54 and 55.
Each filter mesh cross-section crosses the gas flow twice, with the former front side becoming the rear side (turning process). In order to increase the strength of the filter net 53, it can be provided with a metal insert made of a highly heat-resistant material. Perforated support walls 56 serve the same purpose in that the filter net 53 is brought to bear against them. The direction of movement of the filter network 53 is indicated by the arrow 86. The roller chamber 92 can be flushed and cooled with compressed air.
If its pressure is chosen to be equal to or slightly greater than the flue gas pressure, no flue gas can penetrate into the chamber 92. This compressed air mixes with the flue gas flow and is not lost. The overpressure is roughly equal to the flue gas pressure in front of the roller filter. The compressed air can come from the compressor 13 or from one of its stages. Compressed air supplies are denoted by 93.
Fig. 5 shows a filter with packet loading. Its filter housing 60 forms three chambers 61, 63 and 65. The upper chamber 61 is the filling chamber into which a fresh filter pack is placed. With the help of a slide 62, this chamber 61 is pressure-tight against the flue gas duct 87, which is in connec tion with the chamber 63, completed. A slide 64 in turn separates the chamber 63 from the chamber 65.
The change process during the operation of the power plant goes e.g. in front of you as follows: The removal opening 66 is opened and the soiled filter package 67 is removed. After the opening 66 has been closed, the slide 64 is opened and the filter 68 which is currently in operation falls into the chamber 65. The slide 64 is then closed.
By opening the slide 62, the fresh filter package 89 is released from the chamber 61 and falls into the chamber 63. Finally, the slide 62 is closed and the chamber 61 is filled with a fresh filter package via an insertion opening 90.
According to FIG. 6 (longitudinal section) and FIG. 7 (cross section), only the filter filling 70 is of particular interest, since the design of the filter housing can correspond to one of FIGS. 2, 3 or 5. The filter filling 70 consists of individual tubes made of ceramic material. These tubes lie on top of one another. They are fed to the filter continuously or in bursts from direction 71, and the filter is discharged in direction 72.
The clear diameter of the tubes is kept in such a way that a turbulent flow results when the flue gas flows through each tube. Thus, each of the gas particles comes into contact with the ceramic mass. They are preferably small tubes with small internal widths. The dashed line indicates the cross section of the flue gas duct 87. The width of this cross section is smaller than the width 94 of the filter material.
In. 8 shows a combustion chamber 80 of the power plant with a ceramic lining 82 and a downward flue gas outflow. If, after several hours of operation, the ceramic material becomes saturated with liquid slag, the slag flows down the wall. It is sucked up by the filter filling 83 of the filter 91, which forms a structural unit with the combustion chamber 80.
The filter filling 83 is located in a filter housing 81 and the flue gas produced in the combustion chamber 80 flows through it in the direction 88. The filter filling 83 is tracked through the pressure lock 84 in the direction of arrows 85, which can be done continuously. The filter arrangement is horizontal because of the downward flow of the slag. A movement of the filter filling 83 in the direction of the arrows 85 takes place in particular by a conveyor device, e.g. a screw conveyor.
In an embodiment of the invention, the described embodiment can also be carried out in such a way that the combustion chamber, filter and mixing chamber form a unit, as a result of which the construction costs are reduced to a minimum.
If a reduction in the temperature of the flue gas is caused by secondary air to protect the downstream power plant components mentioned or from others. For reasons, it is necessary to mix the secondary air with the flue gas between the gas cleaner and these power plant parts, in particular in a mixing chamber. The inflow or the mixing chamber is expediently provided immediately or close behind the gas cleaner, so that the pipelines leading from it to the downstream power plant parts do not need to receive any highly heat-resistant linings.
To further increase the combustion temperature and thus the flue gas temperature and thus the degree of separation and in particular to improve the ignitability of the fuel and increase the thermal efficiency of the power plant, combustion with preheated fuel and / or preheated combustion air is preferably provided.
In particular, a filter with the properties of the particles to be captured is provided as a gas cleaner with narrow passages for the flue gas. Such a filter absorbs the harmful particles. Under properties are to be understood here chemical and / or physical properties. The filter material having these narrow passages consists in particular of material which has a particularly high chemical affinity for the harmful substances. In particular, the filter with the narrow passages is at least partly made of non-metallic material that remains solid at temperatures above <B> 1000 '</B> C.
This material is in particular ceramic or metal-ceramic material. Ceramic filter material can be regenerated well because the harmful substances can be chemically dissolved. It can also withstand temperatures of up to about 1600C. The aforementioned corrosion-sensitive metal chips cannot withstand such high temperatures. An inner lining of the Filterge housing and a pipe section between the gas cleaner and the mixing chamber consists in particular of ceramic material. Refractory material can also be used for the filter material or a named inner lining.
At least two filters which can be switched off in parallel and through which flow can flow in parallel can be provided as gas purifiers. While the flue gas flows through one of them, the saturated or partially saturated filter material of the other can be replaced by fresh filter material. The filters can be arranged such that they can be removed from a section of flue gas pipe.
In particular, a screen is provided in front of the Fil tergut in the flow direction, which is preferably made of corrosion-resistant material. In particular, such a screen is also provided behind the filter material in the flow direction. The sieves can be parts of the filter. They can be made of ceramic material or have such a material. The said narrow passages can be formed by stones, preferably ceramic stones.
The smallest possible stone diameter or the like result in the largest possible surface to be wetted. The ge-called passages can also be formed by tubes whose axes are parallel to each other and in the direction of flow of the flue gas. These Kör are poured in particular into a housing or a Kam mer, which results in a bulk chamber filter.
This has above and below pressure locks in particular in the form of shutdown chambers for removing the soiled filter material and refilling fresh filter good: In this filter, the filter material sags due to its own weight.
The narrow passages can also be located in a mat or a net. Such a mat or the like. Can be multilayered, namely to reduce the size of the passages and enlarge the surface to be benet. The length of the mat can lie transversely to the direction of flow. A mat can consist of or have ceramic fibers. You can have steel inserts or the like. To increase the strength have; metal shavings can also be woven in; ceramic can also be sprayed onto a metal frame.
A mat has a flow resistance of only about 30 to 100 mm water column at corresponding flue gas velocities, although the degree of separation is still very high. The finer the fibers, the greater the flow resistance. In particular, at least two mats lying transversely to the direction of flow are parallel to one another. This results in a very fine cleaning. Said two or more mats can be parts of a single continuous belt guided over rollers.
For easy and quick exchangeability of the filter material, namely during the operation of the power plant, it is very advantageous if a housing of a named filter that extends transversely to the flow direction has a space for three filter material packets with narrow passages, which space can be divided into three chambers by two slides that can be moved in the flow direction, whereby the middle chamber is flowed through,
and the one outer chamber has a closable insertion opening for a fresh package and the other outer chamber has a closable removal opening for a saturated package. Such a filter housing does not allow any flue gas to escape when it is replaced. A package mentioned is created in particular by pressing the filter material.
In the aforementioned method according to the invention for operating the power station, a storage container is expediently continuously filled with fresh filter material. In the case of the mat belt mentioned, the arrangement is expediently made so that the flue gas first flows through an already partially saturated belt section and then an even less saturated belt section; Finally, a fresh part of the belt can be flowed through. The belt is drawn towards the filter inlet, which movement is controlled automatically.
A continuous movement of the filter material across the flow can be controlled automatically, with the filter material filling time up to saturation and the filter material speed being coordinated with one another. However, an intermittent movement of the filter material across the flow can also be controlled automatically, the periods of immobility being approximately as long as the filling times until saturation.
Such a movement of the filter material is preferably controlled automatically as a function of the pressure and / or the flow rate of the fluid.
The degree of saturation of the filter material, in particular the saturation limit, can be determined with the aid of radioactive isotopes. The automatic control mentioned can take place as a function of this finding; e.g. a filter change process can be triggered automatically depending on this determination.
If solid fuel is burned in the power plant, then it is in particular dusty. A cyclone combustion chamber or melting chamber is used in particular to burn the liquid or dust-like fuel.