CZ298797A3

CZ298797A3 - Method of increasing temperature of chimney gases leaving primary combustion chamber of a thermal power station with fluidized bed burning and an upper combustion chamber for making the method

Info

Publication number: CZ298797A3
Application number: CZ972987A
Authority: CZ
Inventors: Roine Brännström; Anders Lövgren; Dirk Veenhuizen; Klaus Döbbeling; Thomas Sattelmayer; Dieter Winkler
Original assignee: Abb Carbon Ab
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1998-01-14
Also published as: JPH11502920A; KR19980703244A; SE9501097L; EP0815390A1; SE507460C2; SE9501097D0; CN1114786C; JP3737114B2; WO1996030698A1; CN1167524A

Abstract

A topping combustor (7) of a PFBC-power plant comprises a first room (22) arranged to conduct flue gases from the combustor of the power plant through the topping combustor. Means (8) are arranged for supplying fuel gases to the topping combustor as well as at least a burner (2) is arranged to cause a combustion of the fuel gases in the topping combustor for mixing the gases resulting therefrom with said flue gases for increasing the temperature thereof. The topping combustor further comprises at least one second room (27) located beside the first room and by that separated from said flow. Said means are arranged to supply the fuel gases to the second room, and the burner (28) is arranged to cause a combustion of these fuel gases in a first zone (29) of the topping combustor located within the second room. The application also relates to a method for increasing the temperature of flue gases from the combustor of a PFBC-power plant, using the topping combustor described above.

Description

Způsob zvýšení teploty kouřových plynů z primární spalovací komory tepelné elektrárny se spalováním ve fluidním loži a vrchní spalovací komora k provádění tohoto způsobuMethod for increasing the temperature of flue gases from a primary combustion chamber of a fluidized bed thermal power plant and an upper combustion chamber for carrying out the method

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká vrchní spalovací komory pro zvýšení teploty kouřových plynů pocházejících z primární spalovací komory tepelné elektrárny se spalováním ve fluidním loži (PFBC-elektrárna) na teplotu, při které jsou tyto plyny vhodné jako hnací plyny pro plynovou turbínu této elektrárny, přičemž tato vrchní spalovací komora obsahuje první prostor se vstupem a výstupem pro vedení proudu uvedených kouřových plynů skrze tuto vrchní spalovací turbínu a zahrnuje prostředek pro dodávku topných plynů do vrchní spalovací komory a rovněž alespoň hořák uspořádaný pro realizaci hoření těchto topných plynů ve vrchní spalovací komoře za účelem míšení plynů vznikajících tímto hoření s uvedenými kouřovými plyny za účelem zvýšení teploty těchto kouřových plynů, přičemž se rovněž týká způsobu dosažení takového zvýšení teploty uvedených kouřových plynů v uvedené elektrárně.The present invention relates to an upper combustion chamber for raising the temperature of flue gases originating from the primary combustion chamber of a fluidized bed (PFBC) power plant to a temperature at which these gases are suitable as propellants for a gas turbine of the power plant. the chamber comprises a first chamber with an inlet and an outlet for conducting the flow of said flue gases through said upper combustion turbine and comprises means for supplying fuel gases to the upper combustion chamber and also at least a burner arranged to effect combustion of these fuel gases in the upper combustion chamber to mix burning with said flue gases to raise the temperature of said flue gases, and also relates to a method for achieving such temperature increase of said flue gases in said power plant.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Vrchní komora uvedeného typu je již známá, např. z publikované patentové přihlášky SE 458 955. V průběhu spalování v primární spalovací komoře uvedené elektrárny vznikají kouřové plyny, tj . spalovací plyny, mající teplotu 850°C a 590°C. V případě, že by tyto kouřové plyny byly přímo vedeny do turbíny (turbín), která je součástí tepelné elektrárny se spalováním ve fluidním loži, potom by bylo nezbytné mísit tyto kouřové plyny s hnacím plynem mající přibližně tuto teplotu. Vyšší teplota není dosažitelná vzhledem k omezením daným chemií fluidního lože. V případe, že by teplota byla dále zvýšena, došlo by ke spečení lože. V důsledku významného zvýšení výkonu se zvýšením teploty ···· ·>The upper chamber of this type is already known, for example from published patent application SE 458 955. During combustion in the primary combustion chamber of said power plant, flue gases, i.e. flue gases, are produced. combustion gases having a temperature of 850 ° C and 590 ° C. If these flue gases were directly fed to a turbine (s) that is part of a fluidized bed thermal power plant, then it would be necessary to mix these flue gases with a propellant having approximately this temperature. Higher temperatures are not achievable due to the limitations of fluid bed chemistry. If the temperature were further raised, the bed would become sintered. As a result of a significant increase in performance with an increase in temperature ····>>

hnacího plynu je pro dosažení vyššího výkonu v plynové turbíně elektrárny a tím vyšší celkové účinnosti elektrárny žádoucí podstatně vyšší teplota hnacího plynu, a to v rozmezí od 1200 do 1500°C. Z tohoto důvodu je uspořádána uvedená vrchní spalovací komora, a tudíž tato spalovací komora slouží pro zvýšení teploty kouřových plynů pocházejících z primární spalovací komory uvedené elektrárny, a tím teploty hnacího plynu pro parní turbínu na žádoucí úroveň.In order to achieve a higher power output in the gas turbine of the plant and thus higher overall efficiency of the plant, a substantially higher propellant temperature, in the range of 1200 to 1500 ° C, is desirable. For this reason, the upper combustion chamber is arranged, and thus the combustion chamber serves to raise the temperature of the flue gases coming from the primary combustion chamber of the power plant and thus the temperature of the propellant gas for the steam turbine to the desired level.

V případě, že ve vrchní spalovací komoře je dosaženo zvýšení teploty, potom existuje nebezpečí zvýšení emise N0_x z elektrárny na nepřijatelnou úroveň. Vrchní spalovací komory spadající do oblasti dosavadního stavu techniky mají emisi N0_x příliš vysokou alespoň za jistých provozních podmínek elektrárny, zejména při nízké zátěži elektrárny, a to v případě, že obsah kyslíku v kouřových plynech je poměrně vysoký, což vede k vytvoření vysokého obsahu NO_X při hoření topného plynu za přítomností kyslíku v důsledku reakce mezi kyslíkem a složkami paliva obsahující dusík při velmi vysoké teplotě (větší než 2000°C) převažující při tomto druhu hoření.In the event that in the topping combustor is achieved by increasing the temperature, then there is a danger of increasing the emissions of N0 _x from plant to unacceptable levels. The prior art upper combustion chambers have NO _x emissions too high at least under certain plant operating conditions, especially at low plant load, when the oxygen content of the flue gases is relatively high, resulting in a high NO content _X in the combustion of fuel gas in the presence of oxygen as a result of the reaction between oxygen and nitrogen-containing fuel components at a very high temperature (greater than 2000 ° C) prevailing in this type of combustion.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Cílem vynálezu je najít řešení, které by odstranilo výše uvedené nedostatky dosud známých vrchních spalovacích komor, aniž toto řešení bylo z důvodů splnění tohoto cíle příliš komplikované.It is an object of the present invention to find a solution which removes the above-mentioned drawbacks of the prior art upper combustion chambers, without this solution being too complicated to achieve this objective.

Cíle je podle vynálezu dosaženo tím, že vrchní spalovací komora obsahuje alespoň jeden druhý prostor, který se nachází vedle prvého prostoru, a tímto je oddělen od uvedeného proudu kouřových plynů a dále tím, že jsou poskytnuty prostředky pro dodávku topných plynů do tohoto druhého prostoru a hořák pro realizaci hoření těchto topných plynů v prvé zóně vrchní spalovací komory, která se nalézá • · • · uvnitř uvedeného druhého prostoru.The object is achieved according to the invention in that the upper combustion chamber comprises at least one second space which is adjacent to the first space and is thereby separated from said flue gas stream and further by providing means for supplying fuel gases to said second space; a burner for effecting combustion of these fuel gases in the first zone of the upper combustion chamber located within said second space.

Vzhledem ke skutečnosti, že topné plyny jsou spalovány v prostoru odděleném od proudu kouřových plynů z primární spalovací komory, obsah kyslíku v proudu kouřových plynů nebude mít vůbec vliv na hoření probíhající v uvedené prvé zóně, což znamená, že bude možně udržet obsah kyslíku v topných plynech, které jsou tvořeny směsí paliva a vzduchu, na konstantní a nízké úrovni za všech provozních podmínek elektrárny za účelem produkování pokud možno malého obsahu N0_x při vysokých teplotách hoření těchto topných plynů. Další výhodou realizace hoření topných plynů mimo proud kouřových plynů je to, že se hoření při vytvoření plamene uskuteční mimo uvedený prvý prostor, takže není žádoucí žádné komplikované stabilizování tohoto plamene, což by bylo žádoucí v případě, že uvedené hoření za vytvoření plamene by probíhalo v proudu kouřových plynů.Due to the fact that the fuel gases are burned in a space separate from the flue gas stream from the primary combustion chamber, the oxygen content of the flue gas stream will have no effect on the combustion taking place in said first zone, which means gases are a mixture of fuel and air at a constant and low level under all operating conditions of the plant in order to produce the smallest possible content of N0 _x high-temperature combustion of these fuel gases. A further advantage of realizing the combustion of the combustion gases outside the flue gas stream is that the combustion takes place outside said first space when the flame is formed, so that no complicated stabilization of the flame is desirable, which would be desirable if flue gas stream.

Podle prvého výhodného provedení vynálezu jsou poskytnuty prostředky pro dodávku uvedených topných plynů do druhého prostoru při takovém směšovacím poměru paliva a vzduchu, že hoření v prvé zóně bude substechiometrické tak, aby se vytvořily plyny vznikající tímto hoření a obsahující nespálené palivo pro reakci tohoto paliva s kyslíkem obsaženým v proudu kouřových plynů po smísení těchto plynů s uvedeným proudem kouřových plynů v druhé zóně, která se nalézá v prvém prostoru. V důsledku skutečnosti, že v uvedeném druhém prostoru může být vždy zajištěno substechiometrické hoření, např. hoření při nedostatku kyslíku, může být produkováno malé množství N0_x navzdory velmi vysokým teplotám (> 2000°C) během hoření za vytvoření plamene v prvé zóně. Hoření pří těchto vysokých teplotách zejména vede k silnému zvýšení produkce N0_x v případě, že kyslík je přítomen ve velkém množství. Toto výhodné sub-stoicheometrické hoření bude možné vždy zajistit, a to nezávisle na zátěži elektrárny v důsledku uspořádání uvedené ·· · • · · · * ·· ·· ·· · prvé zóny mimo proud kouřových plynů. Nedokončené hoření paliva vede k reakci nespáleného paliva s kyslíkem, který je přítomen v proudu kouřových plynů v uvedeném prvém prostoru, ve formě exotermické oxidace, která probíhá bez vytvoření plamene, a tudíž při značně nižší teplotě, než je teplota, při které se uskutečňuje hoření s plamenem, takže rovněž v této druhé zóně může být produkováno velmi malé množství obsahu N0_x.According to a first preferred embodiment of the invention, means are provided for supplying said fuel gases to the second space at a fuel / air mixing ratio such that combustion in the first zone will be substoichiometric so as to produce combustion gases containing unburned fuel for reacting the fuel with oxygen contained in the flue gas stream after mixing said gases with said flue gas stream in a second zone located in the first space. Due to the fact that substoichiometric combustion, e.g., oxygen deficiency burning, can always be provided in said second space, a small amount of NO _x can be produced despite very high temperatures (> 2000 ° C) during combustion to form a flame in the first zone. In particular, combustion at these high temperatures leads to a strong increase in NO _x production when oxygen is present in large quantities. This advantageous sub-stoichiometric combustion can always be ensured, independently of the load of the power plant due to the arrangement of said first zone out of the flue gas stream. Incomplete combustion of the fuel leads to the reaction of unburnt fuel with the oxygen present in the flue gas stream in said first compartment, in the form of exothermic oxidation which takes place without the formation of a flame and therefore at a considerably lower temperature than that at which combustion takes place. with a flame, so that a very small amount of NO _x content can also be produced in this second zone.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je uvedený hořák tvořen hořákem s dodávkou topných plynů do prostoru ohraničeného stěnami konvergujícími ve směru dodávky těchto plynů za účelem vytvoření víru a dodávkou vzduchu do oblasti za koncem uvedených stěn, uvažováno ve směru dodávky topných plynů, to znamená, že je tvořen hořákem typu EV patentovaným firmou ABB. V důsledku použití tohoto hořáku v druhém prostoru je dosaženo velmi dobré míšení vzduchu s palivem při hoření probíhajícím v uvedené prvé zóně. To prodlužuje dobu prodlevy topných plynů v prvé zóně, což má zase za následek značně nižší konverzní poměr N-složek v palivu na N0_x, než jak by tomu bylo u kratší doby prodlevy.According to a further preferred embodiment of the invention said burner is formed by a burner with a supply of fuel gases to a space bounded by walls converging in the supply direction of these gases to create a vortex and supplying air to the area beyond the end of said walls. consisting of an EV burner patented by ABB. As a result of the use of this burner in the second space, very good mixing of the air with the fuel during combustion in the first zone is achieved. This increases the residence time of the fuel gases in the first zone, which in turn results in a considerably lower conversion ratio of N-components in the fuel to NO _x than would be the case with a shorter residence time.

Podle třetího výhodného provedení vynálezu uvedený druhý prostor je uspořádán tak, že vede proud uvedených plynů vznikajících při uvedeném hoření topných plynů do prvého prostoru napříč proudu kouřových plynů vedených prvým prostorem. V důsledku vedení uvedeného proudu napříč proudu kouřových plynů do uvedeného prostoru horké plyny v proudu z druhého prostoru budou velmi dobře míšeny s proudem kouřových plynů a bude zajištěno, že molekuly spalitelného plynu v proudu z druhého prostoru přicházejí do styku se zbytkovým kyslíkem obsaženým v proudu kouřových plynů za účelem reakce, ve formě exotermické oxidace, molekul spalitelného plynu se zbytkovým kyslíkem v uvedené druhé zóně.According to a third preferred embodiment of the invention, said second space is arranged to direct a flow of said gases produced by said combustion of the combustion gases into a first space across the flue gas flow conducted through the first space. By conducting said stream across the flue gas stream into said space, the hot gases in the stream from the second compartment will mix very well with the flue gas stream and ensure that the combustible gas molecules in the stream from the second compartment come into contact with residual oxygen contained in the flue gas stream. of gases for the reaction, in the form of exothermic oxidation, of combustible gas molecules with residual oxygen in said second zone.

Podle čtvrtého výhodného provedení vynálezu je uvedený druhý prostor uspořádán tak, že vede uvedený proud do • · ·· ··· · prvého prostoru v podstatě kolmo na proud kouřových plynů vedených prvým prostorem. Toto vedení proudu do prvého prostoru má za následek velmi dobré míšení obou proudů, což vede k výše uvedené výhodné skutečnosti.According to a fourth preferred embodiment of the invention, said second space is arranged to direct said flow into the first space substantially perpendicular to the flue gas flow conducted through the first space. This conducting of the stream into the first space results in a very good mixing of the two streams, resulting in the above-mentioned advantageous fact.

Podle pátého výhodného provedení vynálezu obsahuje vrchní spalovací komora prostředky pro dodávku uvedených plynů vznikajících pří hoření v prvé zóně do prvého prostoru v místech, která jsou v podstatě rovnoměrně rozložena kolem uvedeného prvého prostoru. Tímto způsobem je dosaženo dalšího zlepšení míšení plynů obou proudů.According to a fifth preferred embodiment of the invention, the upper combustion chamber comprises means for supplying said combustion gases in the first zone to the first space at locations substantially evenly distributed around said first space. In this way, the gas mixing of the two streams is further improved.

Podle šestého výhodného provedení vynálezu vrchní spalovací komora obsahuje množinu druhých prostorů, přičemž každý prostor z této množiny má hořák a tyto prostory jsou uspořádány v podstatě rovnoměrně kolem válcovitého prvého prostoru. Tímto způsobem může být jednoduše a výhodně realizováno předchozí provedení.According to a sixth preferred embodiment of the invention, the upper combustion chamber comprises a plurality of second spaces, each space having a burner, and these spaces are arranged substantially evenly around the cylindrical first space. In this way, the foregoing embodiment can be realized simply and advantageously.

Podle sedmého výhodného provedení vynálezu uvedené prostředky pro dodávku topných plynů do druhého prostoru jsou uspořádány tak, že dodávají tyto plynu při přetlaku překračujícím tlak, při kterém proud kouřových plynů vstupuje do uvedeného prvého prostoru. V důsledku rozdílu tlaků mezi druhým a prvým prostorem plyny vznikající při hoření v prvé zóně mohou být účinně míšeny s proudem kouřových plynů v druhé zóně následkem kinetické energie, kterou tyto plyny získaly.According to a seventh preferred embodiment of the invention, said means for supplying the combustion gases to the second space are arranged to supply these gases at an overpressure exceeding the pressure at which the flue gas stream enters said first space. Due to the pressure difference between the second and first compartments, the gases produced by combustion in the first zone can be effectively mixed with the flue gas stream in the second zone due to the kinetic energy that these gases have obtained.

Podle osmého výhodného provedení vrchní spalovací komora obsahuje prostředky pro dodávku vzduchu do třetí zóny prvého prostoru umístěné pod zónou, ve které má probíhat uvedené míšení, za účelem míšení uvedeného vzduchu s proudem plynné směsi k dosažení spálení spalitelného podílu obsaženého v této směsi. V důsledku této dodávky vzduchu do třetí zóny spalitelný podíl zbývající v proudu plynné směsi může být definitivně spálen a obsah N0_x v proudu plynu může • · • · · ·According to an eighth preferred embodiment, the upper combustion chamber comprises means for supplying air to the third zone of the first space located below the zone in which said mixing is to take place in order to mix said air with the gas mixture stream to achieve combustion of the combustible fraction contained therein. Due to this air supply into the third zone combustible components remaining in the gas flow mixture may be ultimately combusted and the contents of N0 _X in the gas stream can • • · · · ·

být snížen další reakcí 0₂ s NO_X za vzniku méně škodlivé sloučeniny předtím, než je proud plynu přiveden jako hnací plyn do plynové turbíny.be reduced by further O ₂ reaction with NO _X to form a less harmful compound before the gas stream is introduced as a propellant into the gas turbine.

Podle ještě dalšího výhodného provedení vynálezu uvedený prostředek pro dodávku vzduchu do uvedené třetí zóny obsahuje kanálový prostředek uspořádaný tak, že vede vzduch při vnější straně stěn vymezujících první a druhou zónu vrchní spalovací komory a podél těchto stěn za účelem ohřátí tohoto vzduchu předtím než, tento kanálový prostředek vyústí do prvého prostoru v oblasti třetí zóny, rovněž i za účelem ochlazení těchto stěn. Tímto způsobem je dosaženo ohřátí vzduchu vzájemným stykem s uvedenými stěnami, což zlepšuje výsledek konečného hoření v uvedené třetí zóně a uskutečněno nutné chlazení uvedených stěn.According to yet another preferred embodiment of the invention, said means for supplying air to said third zone comprises channel means arranged to direct air outside and along the walls defining the first and second zones of the upper combustion chamber to heat the air before the channel the means opens into a first space in the region of the third zone, also in order to cool these walls. In this way, the air is heated by contact with said walls, which improves the result of the final combustion in said third zone and provides the necessary cooling of said walls.

Ještě podle dalšího výhodného provedení vynálezu výstup vrchní spalovací komory tvoří přímý vstup do plynové turbíny, což činí konstrukci vrchní spalovací komory s plynovou turbínou jednoduchou, přičemž rovněž může být bez problémů zamezeno tepelným ztrátám hnacího plynu mezi vrchní spalovací komorou a plynovou turbínou.According to yet another preferred embodiment of the invention, the outlet of the upper combustion chamber forms a direct inlet to the gas turbine, which makes the construction of the upper combustion chamber with a gas turbine simple, and also heat losses of the propellant between the upper combustion chamber and the gas turbine can be avoided.

Podle způsobu podle vynálezu jsou topné plyny za účelem jejich spálení přivedeny do prvé zóny v druhém prostoru vrchní spalovací komory, který je oddělen od prvého prostoru této vrchní spalovací komory, kterým proudí kouřové plyny skrze vrchní spalovací komoru. Výhody tohoto způsobu jsou stejné jako výhody výše uvedené pro vrchní spalovací komoru.According to the method of the invention, for combustion purposes, the combustion gases are fed to a first zone in a second chamber of the upper combustion chamber which is separated from the first chamber of the upper combustion chamber through which the flue gases flow through the upper combustion chamber. The advantages of this method are the same as those mentioned above for the upper combustion chamber.

99 99 • · 9 · 9 9 • 9 9 999 99 • 9 9 9 9 9

9 9 · · • 9 9 99 9 · · •

99999999 99 • · «· 9 9··99999999 99 • · «· 9 9 ··

9 9 9 9 • · 9 · · • 99 · 999 9 • · ·9 9 9 9 • 9 99 99 9 9

9· 9 9 ·9 · 9 9 ·

Stručný popis obrázkůBrief description of the pictures

Další výhody vynálezu budou zřejmé z následujícího popisu příkladného provedení vynálezu, ve kterém budou dělány odkazy na připojené výkresy, na kterých obr. 1 schématicky zobrazuje tepelnou elektrárnu se spalováním ve fluidním loži, která má kombinovaný plynový oběh a parní oběh (není zobrazen), a ve které je uspořádána vrchní spalovací komora podle vynálezu, obr. 2 schématicky zobrazuje průřez výhodným provedením vrchní spalovací komory podle vynálezu a obr. 3 zobrazuje přední pohled na vrchní spalovací komoru z obr. 2.Further advantages of the invention will become apparent from the following description of an exemplary embodiment of the invention, in which reference will be made to the accompanying drawings, in which Fig. 1 schematically illustrates a fluidized bed thermal power plant having a combined gas cycle and a steam cycle (not shown); 2 is a schematic cross-sectional view of a preferred embodiment of the upper combustion chamber of the present invention; and FIG. 3 is a front view of the upper combustion chamber of FIG. 2.

Elektrárna obsahuje spalovací komoru 1, která je uspořádána v tlakové nádobě 2, která může mít objem řádově 10⁴ m³ a která může být pod tlakem, např. 1,6 MPa. Do této tlakové nádoby je přiveden stlačený vzduch 3 pro uvedení spalovací komory 1 pod tlak a pro fluidní lože v této spalovací komoře. Stlačený vzduch je do uvedené spalovací komory veden skrze fluidizaění trysky (nejsou zobrazeny) uspořádané při spodní části spalovací komory za účelem fluidizace lože umístěného ve spalovací komoře. Toto lože je zhotoveno z materiálu lože, granulovaného absorbentu a částicového paliva, které je spalováno ve fluidizačním vzduchu dodávaném do lože. Z uvedeného lože jsou vedeny kouřové plyny 4 do čistícího zařízení 5, který obsahuje, např. vysokoteplotní filtr určený pro vysoké tlaky. Kouřové plyny procházejí hradícím ventilem 6 a potom vstupují do vrchní spalovací komory 7, jejíž konstrukce tvoří předmět vynálezu a bude podrobně popsána v dalším popise, při kterém budou dělány odkazy na obr. 2 a 3. Do vrchní spalovací komory 7 je ze zplynovaěe 9. známého typu skrze potrubí 8. přivedenThe power plant comprises a combustion chamber 1 which is arranged in a pressure vessel 2, which may have a volume of the order of 10 ⁴ m ³ and which may be under pressure, e.g. 1.6 MPa. Compressed air 3 is supplied to this pressure vessel to bring the combustion chamber 1 under pressure and to the fluidized bed in the combustion chamber. Compressed air is directed to said combustion chamber through fluidization of a nozzle (not shown) arranged at the bottom of the combustion chamber to fluidize the bed located in the combustion chamber. This bed is made of bed material, granulated absorbent and particulate fuel that is combusted in the fluidizing air supplied to the bed. From said bed, the flue gases 4 are led to a cleaning device 5 which comprises, for example, a high temperature filter intended for high pressures. The flue gases pass through the damper valve 6 and then enter the upper combustion chamber 7, the construction of which is the subject of the invention and will be described in detail in the following description, referring to Figs. 2 and 3. The upper combustion chamber 7 is from the gasifier 9. of known type through the conduit 8

99

99 999 9

9 · · ·9 · · ·

999 9 · · · rovněž topný plyn. Topný plyn je spalován ve vrchní spalovací komoře za současného přivádění stlačeného vzduchu z vysokotlakého kompresoru 12 skrze potrubí 11 a je míšen s kouřovými plyny ze spalovací komory 1 za účelem zvýšení jeho teploty. V důsledku toho plyny vystupující z vrchní spalovací komory mají teplotu rovnou 1200 až 1500°C, takže tyto plyny jsou vhodné pro pohánění vysokotlaké turbíny 13. Teplota uvedených kouřových plynů byla po průchodu vrchní spalovací komorou zvýšena z přibližně 850 až 950°C na 1200 až 1500°C.999 9 · · · also fuel gas. The fuel gas is combusted in the upper combustion chamber while supplying compressed air from the high pressure compressor 12 through the duct 11 and is mixed with the flue gases from the combustion chamber 1 to increase its temperature. As a result, the gases exiting the upper combustion chamber have a temperature of 1200 to 1500 ° C, so that these gases are suitable for driving the high pressure turbine 13. The temperature of said flue gases has been increased from approximately 850 to 950 ° C after passing through the upper combustion chamber. 1500 ° C.

Vysokotlaká turbína a vysokotlaký kompresor jsou uspořádány na stejné ose jako generátor 14, z kterého může být odebírána užitečná energie. Vysokotlaký kompresor 12 dodává rovněž stlačený vzduch do spalovací komory 1 se spalováním ve fluidním loži skrze vedení 11, a to způsobem, který bude zřetelnější z popisu, ve kterém budou dělány odkazy na obr. 2. Mezi vysokotlakým kompresorem a spalovací komorou 1 je uspořádán hradící ventil 15. Uvedený vysokotlaký kompresor rovněž dodává stlačený vzduch skrze potrubí 16 do zplynovače 9 za účelem zplynování. Palivem pro vrchní hořák J_ může být rovněž přírodní plyn, a tudíž uvedený zplynovač může být vynechán.The high pressure turbine and the high pressure compressor are arranged on the same axis as the generator 14 from which the useful energy can be drawn. The high-pressure compressor 12 also supplies compressed air to the fluidized bed combustion chamber 1 through the conduit 11 in a manner that will be more apparent from the description in which reference will be made to Fig. 2. Between the high pressure compressor and the combustion chamber 1 The high pressure compressor also supplies compressed air through the line 16 to the gasifier 9 for gasification. The fuel for the upper burner may also be a natural gas, and thus the gasifier may be omitted.

Plyn stlačený ve vysokotlaké turbíně 13 je přiveden do nízkotlaké turbíny 17. Výfukové plyny opouštějící tuto nízkotlakou turbínu obsahují dosud energii, která je v ekonomizéru 18 předána napájecí vodě. Na ose nízkotlaké turbíny je rovněž uspořádán nízkotlaký kompresor 19, do kterého je přiveden skrze filtr 20 atmosférický vzduch. Tudíž nízkotlaký kompresor je poháněn nízkotlakou turbínou a zásobuje vysokotlaký kompresor 12 vzduchem stlačeným v prvém stupni v tomto kompresoru. Za účelem snížení teploty vzduchu přivedeného na vstup do vysokotlakého kompresoru 12 je mezi nízkotlakým kompresorem a vysokotlakým kompresorem uspořádán mezistupňový chladič 21.The gas compressed in the high-pressure turbine 13 is fed to the low-pressure turbine 17. The exhaust gases leaving the low-pressure turbine still contain the energy that is passed to the feed water in the economizer 18. A low pressure compressor 19 is also provided on the axis of the low pressure turbine to which atmospheric air is supplied through the filter 20. Thus, the low pressure compressor is driven by the low pressure turbine and supplies the high pressure compressor 12 with air compressed in the first stage in the compressor. An intermediate stage cooler 21 is provided between the low pressure compressor and the high pressure compressor to reduce the temperature of the air supplied to the high pressure compressor 12.

V následujícím popise, ve kterém budou dělány odkazy ·· ·· • · · 9 • · • · • · • · · 9 · · · · na obr. 2, bude popsáno výhodné provedení vrchní spalovací komory podle vynálezu. Vrchní spalovací komora 2 obsahuje trubkovitý prostor 22 , který má vstup 23 pro kouřové plyny 24 pocházející z primární spalovací komory i elektrárny se spalováním ve fluidním loži a výstup 25, který se nalézá na opačném konci a který tvoří přímý vstup 26 do vysokotlaké plynové turbíny 13 , jejíž osa je kolmá na podélnou osu uvedeného prvního prostoru.In the following description, in which reference will be made to FIG. 2, a preferred embodiment of the upper combustion chamber according to the invention will be described. The upper combustion chamber 2 comprises a tubular space 22 having an inlet 23 for flue gases 24 coming from both the primary combustion chamber and the fluidized bed power plant and an outlet 25 located at the opposite end and forming a direct inlet 26 to the high pressure gas turbine 13 whose axis is perpendicular to the longitudinal axis of said first space.

Vrchní spalovací komora obsahuje několik druhých prostorů 27 (v tomto případě čtyři), které jsou rovnoměrně rozloženy kolem prvního prostoru v jednom a téže místě proudění kouřových plynů 24 a tudíž jsou tyto prostory orientovány v radiálním směru vzhledem k prvému prostoru a uspořádány odděleně od proudění kouřových plynů do vrchní spalovací komory. Každá druhá komora 27 je opatřena hořákem 28, který je zásoben topnými plyny přivedenými pod tlakem z zplynovače 9. skrze potrubí 2· Palivem je výhodně uhlí nebo ropa. Hořák 28 je výhodně hořákem EV-typu, to znamená, že palivové plyny jsou přiváděny do prostoru, který je obklopen stěnami rozbíhajícími se ve směru dodávky palivového plynu za účelem vytvoření vířivého proudění, přičemž vzduch pro spalování topného plynu je přiváděn do oblasti v uvedeném směru za koncem uvedených stěn, takže je možně dosáhnout téměř dokonalého míšení tohoto vzduchu s uvedeným topným plynem, přičemž uvedené vířivé proudění zaniká v prvé zóně 29 druhého prostoru pro spalování topných plynů. To jak je uvedený vzduch přiveden, bude popsáno později, avšak tento přivedený vzduch má nedostatek kyslíku vzhledem k množství dodávaného paliva, takže k hoření dochází v prvé zóně 29 za vzniku plamene a toto hoření bude při velmi vysoké teplotě (>2000°C) substoicheometrické a tvorba N0_x bude tudíž udržováno při nízké úrovni. Toto dobré vzájemné míšení topných plynů a vzduchu v prvé zóně 29 rovněž vede k delší prodlevě plynů vznikajících hořením v druhém prostoru, což má zase velmi příznivý vliv na tvorbu N0_x. Vzhledem k tomu bude ·· ···· • φ φ · φ · · · * · · ·· φφ φ v podstatě všechen přivedený kyslík použit pro vlastní hoření a velmi malé množství bude k dispozici pro tvorbu N0_x.The upper combustion chamber comprises a plurality of second spaces 27 (in this case four) which are equally spaced around the first space at one and the same flue gas flow location 24 and are therefore oriented in a radial direction relative to the first space and arranged separately from the flue gas flow. gases into the upper combustion chamber. Each second chamber 27 is provided with a burner 28, which is supplied with fuel gases supplied under pressure from the gasifier 9 via line 2. The fuel is preferably coal or oil. The burner 28 is preferably an EV-type burner, that is, the fuel gases are supplied to a space surrounded by walls diverging in the direction of fuel gas supply to create a swirling flow, wherein the combustion air is supplied to the region in that direction. beyond the walls of said walls so that it is possible to achieve almost perfect mixing of this air with said fuel gas, wherein said swirling flow ceases in the first zone 29 of the second combustion gas combustion chamber. How the air is introduced will be described later, but this air has a lack of oxygen relative to the amount of fuel supplied so that combustion occurs in the first zone 29 to form a flame and this combustion will be at a very high temperature (> 2000 ° C) and thus NO _x formation will be maintained at a low level. This good mixing of the fuel gases and air in the first zone 29 also leads to a longer residence time of the combustion gases in the second space, which in turn has a very beneficial effect on NO _x formation. Accordingly, substantially all of the oxygen introduced will be used for the combustion itself, and very little will be available for NO _x formation.

V důsledku toho, že topný plyn je do druhého prostoru 27 přiveden pod tlakem větším, než pod kterým je přiveden proud kouřového plynu do prvého prostoru, plyny vznikající hořením v uvedené první zóně 29 budou vedeny do proudu 24 kouřového plynu v prvém prostoru, přičemž budou mít takovou kinetickou energii, že dojde k účinnému vzájemnému míšení. Účinnost vzájemného míšení je rovněž pozitivně ovlivněna skutečností, že proud plynu z druhého prostoru vstupuje do proudu plynu v prvém prostoru pod určitým úhlem, výhodně úhlem rovným 90° a že proudy plynu z druhých prostorů 27 jsou přiváděny do proudu plynu v prvém prostoru při místech v postatě rovnoměrně rozložených kolem prvého prostoru.Because the fuel gas is supplied to the second chamber 27 at a pressure greater than that under which the flue gas stream is fed to the first chamber, the combustion gases in said first zone 29 will be fed to the flue gas stream 24 in the first chamber. have such kinetic energy that effective mixing will occur. The intermixing efficiency is also positively influenced by the fact that the gas stream from the second compartment enters the gas stream in the first compartment at an angle, preferably 90 °, and that the gas streams from the second compartments 27 are supplied to the gas stream in the first compartment at substantially evenly distributed around the first space.

V důsledku toho kouřové plyny 24 přivedené ze spalovací komory 1 budou v druhé zóně 30 nalézající se v prvém prostoru vrchní spalovací komory míšeny s plyny vznikajícími z hoření v prvé zóně 29, címz zbytkovým kyslíkem v mezi dosud nespáleným palivem a kouřových plynech 24 proběhne exotermická oxidace při teplotě přibližně 1200 až 1300°C, aniž by se vytvořil jakýchkoliv plamen. Nízké teploty při této reakci způsobují nízkou úroveň tvorby N0_x.As a result, the flue gases 24 fed from the combustion chamber 1 will be mixed with the combustion gases in the first zone 29 in the second zone 30 located in the first chamber of the upper combustion chamber, leaving residual oxygen in between the unburnt fuel and the flue gases 24 to exotherm at a temperature of about 1200 to 1300 ° C without creating any flame. Low temperatures in this reaction cause a low level of NO _x formation.

Vysokotlaký kompresor je uspořádán tak, že vede stlačený vzduch do prvého prostoru 22 vrchní spalovací komory a do třetí zóny 31 nalézající se ve směru proudění kouřového plynu za druhou zónou 30, a to skrze kanálový prostředek obsahující dvě kanálové části probíhající vzájemně paralelně, přičemž první kanálová část 32 je uspořádána tak, že vede vzduch v určité vzdálenosti od vnitřní stěny 33 vrchní spalovací komory, mimo uvedenou třetí zónu a do oblasti první zóny, přičemž v této oblasti ústí do druhé kanálové části 34 uspořádané tak, že vede vzduch zpět mezi první kanálovou částí a uvedenou stěnou 33 za účelem vyústění do třetí zóny.The high-pressure compressor is arranged to direct the compressed air to the first chamber 22 of the upper combustion chamber and to the third zone 31 downstream of the second zone 30 through the duct means comprising two duct portions running parallel to each other, the first duct the portion 32 is arranged to direct air at a distance from the inner wall 33 of the upper combustion chamber, outside said third zone and into the region of the first zone, and into this region opens into a second channel portion 34 arranged to direct air back between the first channel part and said wall 33 for opening into the third zone.

·· ···· • · ··· · • «·· ···· · · ··· · • «

• · · ·• · · ·

Vzhledem k tomuto prouděni vzduchu podél vnitřní stěny 33 je tento vzduch předehřát ještě předtím, než dosáhne třetí zóny 31. Při přechodu z prvé do druhé kanálové části je část vzduchu vedena do oblasti hořáku 28 v prvé zóně 29 tak, že v důsledku toho vysokotlaký kompresor 12 zásobuje první a třetí zónu vzduchem. Konečné spalování hořlavého podílu dosud obsaženého v proudu plynu probíhá ve třetí zóně, přičemž dodatečně přivedený kyslík reaguje s uvedeným podílem a dále snižuje obsah N0_x tvorbou jiných méně škodlivých sloučenin. Díky tomuto konečnému spalování může být zpět získána maximální část energie vložené do elektrárny a použita pro pohon plynové turbíny 13. Proud vzduchu z vrchní spalovací turbíny a tím i velikost plynové turbíny při stanovené dodávce palivové energie může být minimalizován tímto v podstatě úplným spalováním. Celková délka části prvního prostoru obsahující druhou a třetí zónu přesahuje v praxí 1,5 násobek průměru trubice tvořící první prostor. Vzduch proudící do kanálové části 34 slouží k chlazení stěn v prostorách 22 a 27.Due to this air flow along the inner wall 33, this air is preheated before it reaches the third zone 31. On transition from the first to the second duct portion, some of the air is directed to the burner region 28 in the first zone 29 so that a high pressure compressor 12 supplies the first and third zones with air. The final combustion of the combustible fraction still contained in the gas stream takes place in the third zone, wherein the additionally supplied oxygen reacts with said fraction and further reduces the NO _x content _by forming other less harmful compounds. Due to this final combustion, the maximum amount of energy input to the power plant can be recovered and used to drive the gas turbine 13. The air flow from the upper combustion turbine and hence the size of the gas turbine at a predetermined fuel supply can be minimized by this substantially complete combustion. In practice, the total length of the portion of the first space comprising the second and third zones exceeds 1.5 times the diameter of the tube forming the first space. The air flowing into the duct portion 34 serves to cool the walls in spaces 22 and 27.

Stěny obklopující vrchní spalovací komoru 7 jsou z důvodu lepší zřetelnosti na obr. 2 vynechány, ačkoliv ve skutečnosti jsou uspořádány v podstatě po obvodě této komory. Stěny 35 vrchní spalovací komory jsou obklopeny vnějšími stěnami 36 a stlačený vzduch, který má být vysokotlakým kompresorem dodán spalovací komoře 1, je do této spalovací komory veden podél vrchní spalovací komory uvnitř uvedených vnějších stěn, a to podél určitých částí skrze dvojitý plášť. 37, čímž je dosaženo výhodného chlazení stěn vrchní spalovací komory.The walls surrounding the upper combustion chamber 7 are omitted for the sake of clarity in Fig. 2, although in fact they are arranged substantially along the circumference of the chamber. The walls 35 of the upper combustion chamber are surrounded by the outer walls 36 and the compressed air to be supplied to the combustion chamber 1 by the high pressure compressor 1 is directed into the combustion chamber along the upper combustion chamber within said outer walls along certain portions through the double jacket. 37, thereby achieving an advantageous cooling of the walls of the upper combustion chamber.

Při vstupu do vrchní spalovací komory je uspořádán hradící ventil 6 a mezi uvedenou vnější stěnou 36 a vnitřní stěnou 3 5 vrchní spalovací komory v potrubí 3 8 mezi vysokotlakým kompresorem a spalovací komorou 1 jsou umístěny hradící ventily 15. Tento hradící ventil £ může být řízen za • ·At the inlet to the upper combustion chamber, a damper valve 6 is provided, and between the outer wall 36 and the inner wall 35 of the upper combustion chamber in the duct 38 between the high-pressure compressor and the combustion chamber 1 there are damper valves 15. This damper valve can be controlled. • ·

9· ·· ···· • ·9 · ·· ···· · ·

• · · · · · * • « · ····· ··· • · · * • · ·· ♦· ·· účelem uzavření vstupu do vrchní spalovací komory a izolování této komory od velkých objemů plynů ve spalovací komoře i po zastavení provozu elektrárny, takže se zamezí překročení stanovené rychlosti rotoru 12, 13., 14 , a tím i jeho poškození. Kromě toho spalovací komora 1. může být izolována od vysokotlakého kompresoru ventily 15 za účelem účinného zpomalení hoření ve spalovací komoře 1.In order to close the inlet to the upper combustion chamber and isolate this chamber from large volumes of gases in the combustion chamber and beyond. stopping the operation of the power plant, so that the specified rotor speed 12, 13, 14 is prevented from being exceeded and thereby damaged. In addition, the combustion chamber 1 can be isolated from the high pressure compressor by valves 15 in order to effectively retard the combustion in the combustion chamber 1.

Na obr. 3 je zobrazeno praktické provedení vrchní spalovací komory z obr. 2. Zejména zasluhuje pozornost jednoduché avšak vhodné uspořádání hradících ventilů v přímém spojení s vrchní spalovací komorou. Z toho obrázku je rovněž zřejmé to, že otvory 40 pro výstup vzduchu do třetí zóny jsou hustě uspořádány kolem celé trubice vrchní spalovací komory.Fig. 3 shows a practical embodiment of the upper combustion chamber of Fig. 2. In particular, a simple but appropriate arrangement of the damper valves in direct connection with the upper combustion chamber deserves attention. It can also be seen from the figure that the air outlet openings 40 are densely arranged around the entire upper combustion chamber tube.

Vynález není samozřejmě jakýmkoliv způsobem omezen na výše uvedené výhodné provedení, přičemž pro odborníka v daném oboru mohou být zřejmé modifikace tohoto provedení, aniž by došlo k odklonění od základní myšlenky vynálezu.Of course, the invention is not limited in any way to the above preferred embodiment, and modifications to this embodiment may be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit of the invention.

ING. TOMÁŠ HAKR patentový zástupceING. TOMÁŠ HAKR patent attorney

Claims

PATENT CLAIMS

A method for raising the temperature of flue gases generated in a primary combustion chamber (1) of a fluidized bed thermal power plant to a temperature at which these gases are suitable as propellants for a steam turbine (13) of said power plant, the flue gases being supplied to a top combustion chamber (7) to which fuel gases are supplied for combustion, the gases produced by said combustion being mixed with said flue gases to increase their temperature, characterized in that said fuel gases are combusted in the first zone (29) ) in the second chamber (27) of the upper combustion chamber and the combustion terminates in the first zone, said second chamber (27) adjacent to the first chamber (22) of the upper combustion chamber through which the flue gases flow through the upper combustion chamber said second space (27) separated from said stream of smoke p The combustion gases in the first zone (29) are directed to the first space (22) for mixing these gases with the flue gases.

Method according to claim 1, characterized in that the fuel gases are introduced into the second space (27) at such a fuel-air mixing ratio that the combustion in the first zone (29) is substoichiometric, and the unburned fuel contained in the resulting gases is supplied reacting with the oxygen contained in the flue gas stream in the second zone (30) located in the first chamber after mixing these gases with the flue gas stream passed through the first chamber (22).

Method according to claim 1 or 2, characterized

SUBSTITUTE SHEET flflflfl ·· ·· ·· fl • • · · · · · · · * ^φ • ········ • 9 · · · · flflfl flflflfl • · · flflfl ♦ flflflfl flflflfl ·· ·· * In that the gases resulting from the combustion in the first zone (29) are conducted in a flow directed across said flue gas flow to this flue gas flow in the first space (22).

4 4 • 4

44 to 4444 gases, and to the third (12) said power plant of the zone (31) from a high pressure compressor powered by a gas turbine (13).

4 4 * 4

44 44 • t · · • 4

4 4 • 4 · 4 comprises at least one second chamber (27) which is located next to the first chamber (22), thereby being separated from said flue gas stream, said means being arranged to supply heating gases to said second chamber and said burner (28) is arranged to effect combustion of the fuel gases in the first zone (29) of the upper combustion chamber located within said second space and to terminate the combustion in the first zone (29), the second space being arranged to conduct the gases arising from combustion in the first zone (29) into said second space (22).

4 4

4 4 4

44 44

4 444

4 4 4 4

4 4

44444444 ·· 44

4 4 4

Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gases resulting from the combustion in the first zone (29) are introduced into the first space (22) at places substantially uniformly arranged around the first space.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that air is introduced into the first space (22) downstream of the second zone (30) with respect to the flue gas flow direction where said mixing is to take place and is here mixed with the gaseous mixture stream to burn the combustible fraction remaining in the mixture.

An upper combustion chamber for raising the temperature of flue gases generated in a primary combustion chamber (1) of a fluidized bed thermal power plant to a temperature at which these gases are suitable as propellants for a gas turbine (13) of said power plant, said upper combustion the chamber comprises a first space (22) having an inlet and an outlet for guiding a stream of said flue gases through said upper combustion chamber, and comprises means (8,9) for supplying fuel gases to the upper combustion chamber and also at least a burner (28) carrying out combustion of said fuel gases in the upper combustion chamber to mix the gases produced by said combustion with said flue gases to raise the temperature of said flue gases, characterized in that said upper combustion chamber

SUBSTITUTE SHEET

44 4 4 4

The top combustion chamber of claim 6, wherein said means is arranged to supply said fuel gases to the second space (27) at such a fuel-air mixing ratio that combustion in the first zone (29) is provided. will be substoichiometric so as to produce gases resulting from this combustion and containing unburnt fuel for reacting the unburnt fuel with the oxygen contained in the flue gas stream after mixing these with the flue gas stream in the second zone (30) located in the first space ( 22).

8, characterized in that the second space (27) is

SUBSTITUTE SHEET

99 ····

Upper combustion chamber according to claim 6 or 7, characterized in that said burner (28) is a burner with a supply of fuel gases to a space bounded by walls converging in the direction of supply of fuel gases to create a vortex and supply air to the area to be located. beyond the end of said walls with respect to said direction of fuel gas supply.

9 9 999

9999 ·· <

arranged to direct a stream of said gases originating from said combustion of the combustion gases into the first space across the flue gas stream conducted through the first space.

9

9 «« 9

The upper combustion chamber of any one of claims 6 to 9

10. The upper combustion chamber of claim 1 wherein said second chamber is configured to direct said stream into said first chamber substantially perpendicular to said flue gas stream through said first chamber.

An upper combustion chamber according to claim 9 or 10, characterized in that the second chamber (27) is arranged to guide said stream substantially in the direction of the center of the flue gas stream through the first chamber (22).

An upper combustion chamber according to any one of claims 6 to 11, characterized in that it comprises means arranged for supplying said combustion gases in the first zone (29) to the second space (22) at locations substantially evenly distributed around the first chamber.

13. The upper combustion chamber of claim 12 including a plurality of second spaces (27) each having a burner (28) and substantially uniformly distributed around the tubular first space (22). ).

An upper combustion chamber according to any one of claims 6 to 13, characterized in that said means (8, 9) for supplying fuel gases to the second space are arranged to supply these gases at an excess pressure above the pressure below.

SUBSTITUTE SHEI • 9 · * 999 999 «« «« «« «« «·« 999 999 999 999 999 999 999 999 999 999 999 999 999 999 999 999 999 By which the flue gas stream enters said inlet space (22).

The upper combustion chamber of any one of claims 6 to 14, further comprising means (12, 32, 34) for supplying air to the third zone (31) of the first space (22) located below the zone (30) in which said mixing should take place in order to mix said air with the gas mixture stream to achieve combustion of the combustible fraction contained therein.

An upper combustion chamber according to claim 15, characterized in that said air supply means comprise channel means (32, 34) arranged to guide air at the outside of the walls (33) defining the first and second zones of the upper combustion chamber and along these walls beyond. in order to heat the air before the channel means flows into the first space in the region of the third zone (31) and also to cool the walls.

A top combustion chamber according to claim 16, wherein said channel means comprises two channel portions extending parallel to each other, wherein the first channel portion (32) is arranged to guide air at a distance from said walls beyond the third zone (31). ) and into a region of the first zone (29), in this region the channel portion opens into a second channel portion (34) arranged to guide air back between the first channel portion and said walls for introducing the air into the third zone.

Upper combustion chamber according to one of Claims 15 to 17, characterized in that it comprises means (32, 34) for supplying air to both the first heating zone (29).

SUBSTITUTE SHEET

19, characterized in that it comprises a damper valve (6) arranged in the first chamber (22) above the point where the second chamber (27) opens into the first chamber, the valve being controlled to interrupt the flow of flue gases through the upper combustion chamber upon stop operation of the power plant.

Upper combustion chamber according to one of claims 6 to 18, characterized in that said upper combustion chamber walls (35) are surrounded by outer walls (36), the compressed air to be supplied to the primary combustion chamber (1) of said power plant. a high-pressure gas turbine-driven compressor (12) is directed to said combustion chamber along the upper combustion chamber within said outer walls.

20, characterized in that its outlet forms a direct inlet (26) to the gas turbine (13).

An upper combustion chamber according to any one of claims 6 to 15

A top combustion chamber according to any one of claims 6 to 21

An upper combustion chamber 21, characterized in that the first chamber (22) has the character of a tube relative to its extent between the inlet (23) and the outlet (25) of the upper combustion chamber, the gas turbine (13) being arranged at the outlet end of said tube and the axis of the gas turbine is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the tube.