DE102021108719A1 - Process and device for converting the chemical energy of a fuel into heat and electrical energy - Google Patents

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Abstract

1. Verfahren zur Umwandlung von chemischer Energie eines Brennstoffs in mechanische Arbeit, mit mindestens einer Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie., gekennzeichnet durch folgende Schritte:i) Komprimierung eines sauerstoffhaltigen Gases in einem Kompressor (10) auf einen Druck Pa,;ii) Abführen des verdichteten Gases (24), mit einem Durchfluss Mc, in eine erste Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie (16), wobei die Temperatur des Gases auf Tc erhöht wird;iii) Vergasung des Brennstoffes im Vergaser (2) unter einem Druck Pa und Erzeugung eines Produktgases (5);iv) Verbrennung des Produktgases (5) aus dem Vergaser (2) in einer Brennkammer (6) mit einem Gas als Oxidationsmittel mit einer Temperatur Tc und einem Durchfluss Mc, der aus einer ersten Einrichtung (16) zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie zugeführt wird;v) Zuführen der Verbrennungsprodukte (8), mit einer Temperatur Tf und einem Durchfluss Mf, in eine Gasturbine (9);vi) Entspannung der Verbrennungsprodukte in der Gasturbine (9) auf den Druck Pg, wobei das Gas auf eine Temperatur Tg abgekühlt wird;vii) Abführen der entspannten Verbrennungsprodukte (13), mit einem Durchfluss Mh, durch eine zweite Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie (15), wobei bevorzugt die Temperatur weiter auf Th gesenkt wird.1. Method for converting chemical energy of a fuel into mechanical work, with at least one device for storing and/or releasing thermal energy., characterized by the following steps: i) compression of an oxygen-containing gas in a compressor (10) to a pressure Pa ,;ii) discharge of the compressed gas (24), with a flow rate Mc, into a first thermal energy storage and delivery device (16), whereby the temperature of the gas is raised to Tc;iii) gasification of the fuel in the gasifier (2nd ) under a pressure Pa and production of a product gas (5);iv) Combustion of the product gas (5) from the gasifier (2) in a combustion chamber (6) with an oxidant gas having a temperature Tc and a flow rate Mc consisting of a first means (16) for storing and discharging thermal energy;v) feeding the combustion products (8), at a temperature Tf and a flow rate Mf, into a gas turbine (9);vi ) expanding the combustion products in the gas turbine (9) to the pressure Pg, cooling the gas to a temperature Tg;vii) discharging the expanded combustion products (13), at a flow rate Mh, through a second thermal energy storage and release device (15), preferentially lowering the temperature further to Th.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Umwandlung von chemischer Energie von Brennstoffen. Brennstoffe können Biomasse, organische Abfälle (z.B. Industrieabfall, Haushaltsabfall, Hausmüll, verarbeitete Abfälle wie RDF - „refuse derived fuel“...), oder fossile Energieträger sein.The invention relates to a method and devices for converting chemical energy from fuels. Fuels can be biomass, organic waste (e.g. industrial waste, household waste, household waste, processed waste such as RDF - "refuse derived fuel"...), or fossil fuels.

Die chemische Energie des Brennstoffs wird in einer neuen Verfahrensart in mechanische Arbeit, Strom und Nutzwärme, umgewandelt. Das erfindungsgemäße Verfahren erzielt einen höheren Wirkungsgrad als die bisher bekannten Verfahren und führt gleichzeitig zu deutlich niedrigeren Investitionskosten durch die Vermeidung kostspieliger und technologisch anspruchsvoller Komponenten, wie Hochtemperaturventile und rekuperative Hochtemperaturwärmetauscher, sowie durch kompaktere Komponenten für Vergasung und Verbrennung.The chemical energy of the fuel is converted into mechanical work, electricity and useful heat, using a new type of process. The method according to the invention achieves a higher degree of efficiency than the previously known methods and at the same time leads to significantly lower investment costs by avoiding expensive and technologically demanding components such as high-temperature valves and recuperative high-temperature heat exchangers, and by more compact components for gasification and combustion.

Stand der Technik:State of the art:

Erneuerbare Energien, z.B. auch Abfälle, spielen eine zunehmende und immer wichtigere Rolle bei der Produktion von Energie. Wichtig ist auch ihre Eigenschaft, dass sie CO2 neutral sind, das heißt, sie verursachen keine weitere Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration.Renewable energies, e.g. also waste, play an increasing and increasingly important role in the production of energy. Also important is their property that they are CO2 neutral, which means that they do not cause any further increase in the concentration of carbon dioxide.

Biomasse, einschließlich Abfallstoffe, hat eine einzigartige Stellung unter den erneuerbaren Energien. Sie stellt, wie fossile und nukleare Energie, eine konstante Versorgung mit Energie sicher.Biomass, including waste materials, has a unique position among renewable energies. Like fossil and nuclear energy, it ensures a constant supply of energy.

Energie aus Biomasse wird heute z.B. durch Verbrennung im Feuerungsofen unter atmosphärischem Druck und Ableitung der entstehenden Wärme in einen Dampfkessel gewonnen. Der resultierende Wasserdampf treibt bei hoher Temperatur und hohen Druck eine Dampfturbine an.Today, energy from biomass is obtained, for example, by burning it in a furnace under atmospheric pressure and dissipating the resulting heat into a steam boiler. The resulting water vapor drives a steam turbine at high temperature and pressure.

Der Nachteil dieses Verfahrens ist die geringe Effizienz. Es ist nicht für kleinere Kraftwerke geeignet, wie sie für Biomasse erforderlich sind. Bei einer für Biomasse relativ großen Anlage, z.B. von 5 bis 10 MW elektrischer Leistung, beträgt der elektrische Wirkungsgrad (wenn keine Nutzwärme erzeugt wird) nicht mehr als 25 %.The disadvantage of this method is its low efficiency. It is not suitable for the smaller power plants required for biomass. In a plant that is relatively large for biomass, e.g. from 5 to 10 MW electrical output, the electrical efficiency (if no useful heat is generated) is no more than 25%.

Bei einem neuen Verfahren (Patentschrift DE 10 039 246 C2 ) werden die Nachteile des Dampfprozesses für die Biomasseverstromung durch die Einführung eines Gas-Kreislaufs mit indirekter Verbrennung behoben. Dabei geben Verbrennungsgase ihre Wärme abwechselnd einer ersten und einer zweiten Vorrichtung für die Akkumulation von Wärme ab. Die gespeicherte Energie wird dann abwechselnd aus der ersten und zweiten Vorrichtung die Druckluft aus dem Kompressor zugegeben, die weiter in die Gasturbine geht und dort expandiert, unter der Freigabe mechanischer Arbeit. Auf diese Weise erreicht man einen höheren Wirkungsgrad als beim Dampfprozess einer Anlage gleicher Kapazität, und die Menge des erzeugten Stroms ist nicht mehr von der Erzeugung von Wärme abhängig.In a new process (patent specification DE 10 039 246 C2 ) the disadvantages of the steam process for biomass power generation are eliminated by introducing a gas cycle with indirect combustion. In this case, combustion gases give off their heat alternately to a first and a second device for the accumulation of heat. The stored energy is then alternately added from the first and second devices to the compressed air from the compressor, which continues into the gas turbine and expands there, releasing mechanical work. In this way, a higher efficiency is achieved than with the steam process of a plant of the same capacity, and the amount of electricity produced is no longer dependent on the production of heat.

Die Lösung die in der Patentschrift DE 10 039 246 C2 angeführt wird, hat jedoch das Problem, dass Hochtemperaturventile erforderlich sind, die den wechselnden Betrieb der ersten und zweiten Vorrichtungen zur Wärmespeicherung ermöglichen. Diese Hochtemperaturventile sind aufgrund ihrer Betriebsparameter technologisch anspruchsvoll und damit teuer, und verursachen auch zusätzliche Verluste und eine Minderung des Wirkungsgrades in der Variante mit Wasserkühlung. Ein anderer Nachteil ist die Menge der Flugasche, die mit den gasförmigen Verbrennungsprodukten in den Vorrichtungen für die Wärmespeicherung kommt. Diese Vorrichtungen halten die größte Menge der Asche zurück, so dass der Betrieb und die Lebensdauer der Gasturbine nicht durch übermäßige Mengen an Feinstaub eingeschränkt wird. Deswegen müssen die genannten Geräte regelmäßig von abgesetztem Staub gereinigt werden.The solution in the patent DE 10 039 246 C2 patent, however, has the problem of requiring high temperature valves that allow the first and second heat storage devices to operate alternately. Due to their operating parameters, these high-temperature valves are technologically demanding and therefore expensive, and also cause additional losses and a reduction in efficiency in the water-cooled variant. Another disadvantage is the amount of fly ash that comes with the gaseous products of combustion in thermal storage devices. These devices retain most of the ash so that the operation and life of the gas turbine is not limited by excessive levels of particulate matter. For this reason, the devices mentioned must be cleaned regularly to remove dust that has settled.

In den Druckschriften DE 10 2009 038 322 A1 und DE 10 2009 038 323 A1 wird das erwähnte Problem der festen Partikel größtenteils durch Ersetzen der herkömmlichen Biomasseverbrennung durch die Vergasung von Biomasse und danach Verbrennung des so erzeugten Gases, gelöst. Dies reduziert die Menge der Asche in den Abgasen, und damit eine Anreicherung in den Vorrichtungen für die Wärmespeicherung. Zudem ermöglicht diese Verringerung der Menge an festen Partikeln die Anwendung von höheren Verbrennungstemperaturen und damit eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades der Stromerzeugung. Die Verringerung der Staubmenge hat zusätzlich eine positive Auswirkung auf die Lebensdauer der Turbine.In the pamphlets DE 10 2009 038 322 A1 and DE 10 2009 038 323 A1 the mentioned problem of solid particles is largely solved by replacing conventional biomass combustion with gasification of biomass and then combustion of the gas so produced. This reduces the amount of ash in the exhaust gases, and thus accumulation in the devices for heat storage. In addition, this reduction in the amount of solid particles allows the use of higher combustion temperatures, thereby further increasing the efficiency of power generation. The reduction in the amount of dust also has a positive effect on the service life of the turbine.

Der Nachteil der Verwendung von Hochtemperaturventilen ist mit dem Verfahren und den beiden Patentschriften nicht beseitigt. Sie erhöhen die Investitionskosten der Anlage und reduzieren den Wirkungsgrad, wenn die Ventile gekühlt werden. Ein weiteres Problem ist die Länge der Gasleitungen, die die Verbrennungskammer mit den Vorrichtungen für die Wärmespeicherung, beziehungsweise diese Vorrichtungen mit der Gasturbine, verbinden. Die Gastemperatur in diesen Rohrleitungen beträgt über 1000°C, was eine gute innere Isolation erforderlich macht und die Investitionskosten weiter erhöht. Trotz der guten Qualität der Isolierung verursachen diese Rohrleitungen, aufgrund ihrer Länge, zusätzliche Wärmeverluste.The disadvantage of using high-temperature valves is not eliminated with the method and the two patents. They increase the investment costs of the system and reduce the efficiency when the valves are cooled. Another problem is the length of the gas lines connecting the combustion chamber to the devices for heat storage, or these devices to the gas turbine. The gas temperature in these pipelines is over 1000°C, which requires good internal insulation and further increases the investment costs. Cause despite the good quality of insulation these pipes, due to their length, additional heat losses.

In dem Patent DE 10 2009 037 805 B3 wird die Anwendung von Gasturbinen mit indirekter Biomassefeuerung vorgeschlagen, wobei an Stelle von Vorrichtungen für die Wärmespeicherung ein klassischer rekuperativer Wärmetauscher eingeführt wird. Da der herkömmliche rekuperative Wärmetauscher in Bezug auf die maximalen Temperaturen beschränkt ist, wird in einer zusätzlichen Brennkammer das Arbeitsmedium weiter durch direkte Verbrennung des Erdgas auf die Turbineeintrittstemperatur erwärmt, um die ausreichend hohen Temperaturen für einen effizienten Gasturbinenbetrieb zu erreichen. Dies vermeidet die Probleme mit Partikelemissionen und der Nutzung von Hochtemperaturventilen.In the patent DE 10 2009 037 805 B3 the application of gas turbines with indirect biomass firing is proposed, introducing a classic recuperative heat exchanger instead of devices for heat storage. Since the conventional recuperative heat exchanger is limited in terms of maximum temperatures, the working medium is further heated to the turbine inlet temperature by direct combustion of the natural gas in an additional combustion chamber in order to achieve sufficiently high temperatures for efficient gas turbine operation. This avoids the problems with particulate emissions and the use of high temperature valves.

Allerdings hat der Hochtemperaturwärmetauscher Gas - Gas eine Reihe von Nachteilen, wie zum Beispiel:

  • - Schlechte Wärmeübertragung, d.h. die hohe Temperaturdifferenz zwischen zwei Gasströmen, der einen extrem schlechten Einfluss auf den Wirkungsgrad der Stromerzeugung hat (niedriges Niveau der Rekuperation des Gasturbinenprozesses);
  • - Die Notwendigkeit hochwertige hitzebeständige Stähle zu verwenden (in der Patentschrift ist als Beispiel die Temperatur der erhitzten Druckluft von 750°C angegeben), die die Investitionskosten erhöhen;
  • - Diese Wärmetauscher haben, trotz teuren Materialien, keine lange Lebensdauer, so dass sie nach einiger Zeit ersetzt werden müssen.
However, the gas-gas high-temperature heat exchanger has a number of disadvantages, such as:
  • - Poor heat transfer, ie the high temperature difference between two gas streams, which has an extremely bad impact on the efficiency of power generation (low level of recuperation of the gas turbine process);
  • - The need to use high-quality heat-resistant steels (the example given in the patent is the temperature of heated compressed air of 750°C), which increases investment costs;
  • - Despite expensive materials, these heat exchangers do not have a long service life, so that they have to be replaced after some time.

Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit für zusätzlichen Kraftstoff, der ein hochwertiges Gas sein muss. Wenn es um Erdgas geht, erlischt der Vorteil der Nutzung erneuerbarer Energiequellen.In addition, there is a need for additional fuel, which must be a high-quality gas. When it comes to natural gas, the advantage of using renewable energy sources disappears.

In DE 1 040 320 A ist ein Regenerator in Verbindung mit einer Gasturbinenanlage beschrieben. Der Regenerator, mit entsprechender Wärmespeichermasse, dient als ein „Temperaturgleichrichter“, um eine gleichmäßige Temperatur des Treibgases zu gewährleisten, damit keine gefährlichen Temperaturspitzen an der Turbinenbeschaufelung auftreten. Dieses Problem kann z.B. auch durch eine bessere Vormischung von Brennstoff und Verbrennungsluft gelöst werden. Eine Verbesserung des Wirkungsgrads wird nicht erwähnt.In DE 1 040 320 A describes a regenerator in connection with a gas turbine plant. The regenerator, with the appropriate heat storage mass, serves as a "temperature rectifier" to ensure an even temperature of the propellant gas so that no dangerous temperature peaks occur on the turbine blading. This problem can also be solved, for example, by better pre-mixing of fuel and combustion air. An improvement in efficiency is not mentioned.

In der Offenlegungsschrift DE 3 931 582 A1 wird die Anwendung von mindestens zwei Regeneratoren in einem Verfahren zur Nutzung von Hochtemperaturwärme unter Verwendung einer Gasturbinenanlage beschrieben. Die Abwärme wird jedoch aus dem Regenerator (380°C), bzw. aus dem Gasturbinenaustritt (490°C) einem Abhitzekessel zugeführt und nicht mehr für den Gasprozess ausgenutzt, weshalb der Wirkungsgrad der Stromerzeugung niedrig bleibt.In the disclosure document DE 3 931 582 A1 describes the use of at least two regenerators in a method for using high-temperature heat using a gas turbine plant. However, the waste heat from the regenerator (380°C) or from the gas turbine outlet (490°C) is fed to a waste heat boiler and is no longer used for the gas process, which is why the efficiency of power generation remains low.

Mehrere Beispiele in der Patentschrift DE 4 317 947 C1 zeigen die Anwendung eines Hochtemperatur-Regenerators für den Gasturbinenzyklus. Das dort vorgeschlagene Verfahren benötigt allerdings zu aufwändige Vorrichtungen mit mehreren Kompressions- und Entspannungsstufen. Auch bei der vorgeschlagenen Wirbelschicht-Druckvergasung von Braunkohle ist zusätzlich eine Entspannungsturbine für das erzeugte Brenngas vorgesehen. Dafür ist eine Entstaubung in einem Elektrofilter erforderlich. Es ist jedoch bekannt, dass ein Elektrofilter nicht die notwendige Staubfreiheit für einen zuverlässigen Turbinenbetrieb gewährleistet.Several examples in the patent DE 4 317 947 C1 show the application of a high-temperature regenerator for the gas turbine cycle. However, the method proposed there requires expensive devices with several compression and relaxation stages. An expansion turbine for the fuel gas produced is also provided in the proposed fluidized-bed pressure gasification of lignite. This requires dedusting in an electrostatic precipitator. However, it is known that an electrostatic precipitator does not guarantee the dust-freedom required for reliable turbine operation.

Ziel der Erfindungaim of the invention

Das Ziel dieser Erfindung ist die Umwandlung chemischer Energie von Brennstoffen, die Kohlenstoff und / oder Wasserstoff enthalten, durch eine Vergasung und Verbrennung in mechanische Arbeit, Strom und Nutzwärme, wobei ein höherer Wirkungsgrad als beim gegenwärtigen Stand der Technik erreicht wird. Gleichzeitig werden die Investitionskosten, durch die Vermeidung technisch anspruchsvoller und teurer Bauteile, wie Hochtemperaturventile und rekuperativer Hochtemperaturwärmetauscher, sowie durch kompaktere und kostengünstigere Bauteile für die Vergasung und Verbrennung erheblich reduziert.The aim of this invention is the conversion of chemical energy from fuels containing carbon and/or hydrogen through gasification and combustion into mechanical work, electricity and useful heat, while achieving a higher efficiency than the current state of the art. At the same time, the investment costs are significantly reduced by avoiding technically demanding and expensive components such as high-temperature valves and recuperative high-temperature heat exchangers, as well as more compact and cheaper components for gasification and combustion.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Umwandlung von chemischer Energie in mechanische Arbeit und weiter in Strom zu schaffen, bei denen die Investitionskosten niedriger und der Wirkungsgrad höher als beim Stand der Technik ist.The object of the present invention is to create a method and a device for the conversion of chemical energy into mechanical work and further into electricity, in which the investment costs are lower and the efficiency higher than in the prior art.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren wie in dem Patentanspruch 1 und mit der Vorrichtung für die Druckvergasung und Druckverbrennung, wie in Anspruch 9 definiert, erreicht. Weitere Ausgestaltungsvarianten, die Vorteile und Verbesserungen zur grundlegenden Ausführung liefern, werden in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with a method as defined in claim 1 and with the apparatus for pressurized gasification and combustion as defined in claim 9. Further design variants that provide advantages and improvements to the basic design are given in the respective subclaims.

Unter dem Begriff Vergaser wird insbesondere ein Gegenstromvergaser verstanden, der durch die richtige Steuerung der Temperatur ein Produktgas mit einem vernachlässigbaren Gehalt an Feinstaub erzeugt, was von größter Bedeutung für den ordnungsgemäßen und zuverlässigen Betrieb der Gasturbine ist. Anstelle des Vergasers kann eine Vorrichtung für die Pyrolyse eines Brennstoffes verwendet werden. In diesem Fall erfolgt bevorzugt nur die erste und schnellste Stufe der Vergasung und als Produkt erhält man nicht nur das Produktgas, sondern auch Koks oder Holzkohle.The term gasifier is understood in particular to mean a counterflow gasifier which, by properly controlling the temperature, produces a product gas with a negligible content of fine dust, which is of the utmost importance for the proper and reliable operation of the gas turbine. Instead of the gasifier, a device for the pyrolysis of a fuel can be used. In this case, preference is given only the first and fastest stage of gasification and the product is not only the product gas, but also coke or charcoal.

Das neue Verfahren ist vor allem für die Verwendung von Biomasse als Brennstoff geeignet, es können aber auch beliebige kohlenstoff- oder wasserstoffhaltige Substanzen verwendet werden. Das kann z.B. Abfall-Biomasse aus der Landwirtschaft oder aus der Lebensmittelindustrie, der feste Rückstand aus dem Prozess der Fermentation, Rinde, Steine von verschiedenen Früchten und dergleichen sein. Es können industrielle oder kommunalen Abfällen eingesetzt werden, insbesondere wenn die richtige Struktur und Körnung für den Gegenstromvergaser gegeben ist.The new process is particularly suitable for using biomass as a fuel, but any substances containing carbon or hydrogen can also be used. This can be, for example, waste biomass from agriculture or the food industry, the solid residue from the fermentation process, bark, stones from various fruits and the like. Industrial or municipal waste can be used, especially when given the right structure and granulation for the counterflow gasifier.

In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, dass das Eintrittsmaterial zunächst geschreddert oder pelletiert bzw. briquettiert wird. Daneben können aber auch eine Vielzahl von fossilen Brennstoffen oder sehr junge Brennstoffe (die daher nicht als fossil gelten), wie Torf, eingesetzt werden.In this case it can be advantageous that the input material is first shredded or pelleted or briquetted. In addition, however, a large number of fossil fuels or very young fuels (which are therefore not considered fossil), such as peat, can also be used.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Umwandlung von chemischer Energie eines Brennstoffs in mechanische Arbeit, ist mindestens eine Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie vorgesehen.In a method according to the invention for converting chemical energy of a fuel into mechanical work, at least one device for storing and/or releasing thermal energy is provided.

Dabei sind die nachfolgenden Schritte vorgesehen:

  1. i) Komprimierung eines sauerstoffhaltigen Gases, insbesondere in einem Kompressor auf einen Druck Pa;
  2. ii) Abführen des verdichteten Gases (insbesondere mit einem ersten Durchfluss) in eine erste Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie, wobei bevorzugt die Temperatur des Gases auf Tc erhöht wird;
  3. iii) Vergasung des Brennstoffes im Vergaser unter einem Druck Pa und Erzeugung eines Produktgases das bevorzugt unter gleichem Druck Pa zur Verfügung steht;
  4. iv) Verbrennung des Produktgases aus dem Vergaser in einer Brennkammer, insbesondere unter gleichem Druck Pa, mit einem Gas als Oxidationsmittel mit einer Temperatur Tc und bevorzugt einem Durchfluss Mc, der aus einer ersten Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie zugeführt wird;
  5. v) Zuführen der Verbrennungsprodukte, mit einer Temperatur Tf und einem Durchfluss Mf, in eine Gasturbine;
  6. vi) Entspannung der Verbrennungsprodukte in der Gasturbine auf den Druck Pg, wobei das Gas auf eine Temperatur Tg abgekühlt wird;
  7. vii) Abführen der entspannten Verbrennungsprodukte, mit einem Durchfluss Mh, durch eine zweite Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie, wobei bevorzugt die Temperatur weiter auf Th gesenkt wird;
The following steps are envisaged:
  1. i) compression of an oxygen-containing gas, in particular in a compressor, to a pressure Pa;
  2. ii) discharging the compressed gas (particularly at a first flow rate) into a first thermal energy storage and release device, preferably wherein the temperature of the gas is raised to Tc;
  3. iii) Gasification of the fuel in the gasifier under a pressure Pa and generation of a product gas which is preferably available under the same pressure Pa;
  4. iv) Combustion of the gaseous product from the gasifier in a combustion chamber, in particular under the same pressure Pa, with a gas as oxidizing agent with a temperature Tc and preferably a flow rate Mc, which is supplied from a first thermal energy storage and release device;
  5. v) feeding the products of combustion, at a temperature Tf and a flow rate Mf, into a gas turbine;
  6. vi) expansion of the combustion products in the gas turbine to the pressure Pg, whereby the gas is cooled to a temperature Tg;
  7. vii) discharging the flashed combustion products, at a flow rate Mh, through a second thermal energy storage and release means, preferably the temperature being further reduced to Th;

Bevorzugt erfolgt im Anschluss ein Ablassen der Verbrennungsprodukte und insbesondere der gekühlten Verbrennungsprodukte. Dabei können die Verbrennungsprodukte insbesondere durch einen Schornstein in die Atmosphäre entlassen werden.Preferably, the combustion products and in particular the cooled combustion products are then discharged. In this case, the combustion products can be released into the atmosphere, in particular through a chimney.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren beträgt die Verweilzeit der Gase in der Brennkammer mehr als 0,1 s, bevorzugt mehr als 0,3s und besonders bevorzugt mehr als 0,5s. Bevorzugt beträgt die Verweilzeit der Gase in der Brennkammer weniger als 10s.In a further advantageous method, the dwell time of the gases in the combustion chamber is more than 0.1 s, preferably more than 0.3 s and particularly preferably more than 0.5 s. The residence time of the gases in the combustion chamber is preferably less than 10 s.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird das komprimierte Gas, insbesondere mit der Temperatur Ta, in einem Kühler auf eine Temperatur Tb unter 200°C, bevorzugt unter 150°C und besonders bevorzugt unter 90°C, abgekühlt wird.In a further advantageous method, the compressed gas, in particular at the temperature Ta, is cooled in a cooler to a temperature Tb below 200°C, preferably below 150°C and particularly preferably below 90°C.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird wenigstens ein Teil des verdichteten Gases, insbesondere mit einem Durchfluss Md, in den Druckvergaser geleitet und bevorzugt als Vergasungsmittel genutzt. Daneben oder zusätzlich wird das verdichtete Gas, insbesondere mit einem Durchfluss Md, in eine Vorrichtung für die Erhöhung des Wasserdampfanteils geleitet.In a further preferred method, at least part of the compressed gas, in particular with a flow rate Md, is conducted into the pressure gasifier and is preferably used as a gasifying agent. In addition or in addition, the compressed gas, in particular with a flow rate Md, is fed into a device for increasing the proportion of water vapor.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird wenigstens ein Teil der entspannten Verbrennungsprodukte, insbesondere mit dem Durchfluss Mj, durch einen rekuperativen Wärmetauscher abgeführt wird, wobei bevorzugt dessen Temperatur auf einen Wert Tj, der in der Nähe von Temperatur Th liegt (und/oder nicht mehr als 20%, bevorzugt nicht mehr als 10% von dessen Temperatur abweicht), gesenkt.In a further preferred method, at least part of the expanded combustion products, in particular with the flow rate Mj, is discharged through a recuperative heat exchanger, the temperature of which is preferably reduced to a value Tj that is close to temperature Th (and/or no more than 20%, preferably not more than 10% deviates from its temperature).

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird als Vergaser ein Gegenstromvergaser und/oder eine Vorrichtung für die Pyrolyse des Eingangsbrennstoffs verwendet.In a further advantageous method, a countercurrent gasifier and/or a device for the pyrolysis of the input fuel is used as the gasifier.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird die mindestens in einem der Wärmetauscher gewonnene Wärme zur Erzeugung von Dampf genutzt, wobei bevorzugt der hergestellte Dampf zur weiteren Erzeugung der mechanischen Arbeit, bzw. des Stroms, über eine nachgeschaltete Dampfturbine, ORC-Turbine, oder eine Dampfmaschine verwendet wird.In a further advantageous method, the heat obtained in at least one of the heat exchangers is used to generate steam, with the steam produced preferably being used to further generate the mechanical work or electricity via a downstream steam turbine, ORC turbine or steam engine becomes.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird die in mindestens einem der Wärmetauscher gewonnene Wärme zur Herstellung von Nutzwärme verwendet.In a further advantageous method, in at least one of the heat exchangers recovered heat used to produce useful heat.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird der Eingangsbrennstoff getrocknet. Zur Trocknung kann dabei die anfallende Abwärme verwendet werden.In another preferred method, the input fuel is dried. The waste heat generated can be used for drying.

Besonders bevorzugt wird die Abwärme der Verbrennungsprodukte, von mindestens einem der Zweige Mh und Mj, für die Trocknung des Eingangsbrennstoffs in einem Trockner verwendet.The waste heat from the combustion products of at least one of the branches Mh and Mj is particularly preferably used for drying the input fuel in a dryer.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zur Umwandlung der chemischen Energie des Brennstoffs in mechanische Arbeit gerichtet, wobei diese Vorrichtung einen Vergaser und eine Brennkammer sowie einen Kompressor und eine Gasturbine aufweist. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie auf sowie mindestens eine Leitung und insbesondere eine Rohrleitung, die heiße Verbrennungsprodukte aus der Brennkammer zu der Gasturbine führt.The present invention is also directed to a device for converting the chemical energy of the fuel into mechanical work, this device having a gasifier and a combustion chamber as well as a compressor and a gas turbine. Furthermore, the device has a device for storing and/or discharging thermal energy and at least one line and in particular a pipeline that leads hot combustion products from the combustion chamber to the gas turbine.

Erfindungsgemäß stehen der Vergaser und die externe Brennkammer unter einem vorgegebenen Druck Pa, von weniger als 15 bar, bevorzugt unter 5 bar und besonders bevorzugt unter 3 bar, bzw, die externe Brennkammer und der Vergaser sind geeignet und solchen Drücken Stand zu halten.According to the invention, the carburetor and the external combustion chamber are under a predetermined pressure Pa of less than 15 bar, preferably below 5 bar and particularly preferably below 3 bar, or the external combustion chamber and the carburetor are suitable for withstanding such pressures.

Weiterhin ist bevorzugt zwischen dem Vergaser und der externen Brennkammer keine Vorrichtung zur Abtrennung der Partikel vorhanden und/oder der Vergaser und die Brennkammer sind bevorzugt unmittelbar (insbesondere über eine Leitung) miteinander verbunden.Furthermore, there is preferably no device for separating the particles between the carburetor and the external combustion chamber and/or the carburetor and the combustion chamber are preferably connected to one another directly (in particular via a line).

Es wäre jedoch auch denkbar, dass zwischen dem Vergaser und der Brennkammer ein Filter angeordnet ist, insbesondere wenn die eingesetzte Biomasse sehr viel kleine Partikel enthält (Stroh, Biertreber, Gärreste...), oder falls man aus irgendwelchem Grund höhere Temperaturen Te aus dem Vergaser fährt.However, it would also be conceivable for a filter to be arranged between the gasifier and the combustion chamber, especially if the biomass used contains a large number of small particles (straw, spent grains, fermentation residues...), or if for some reason higher temperatures Te from the carburetor drives.

Bevorzugt ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass die Verweilzeit der Gase in der externen Brennkammer über 0,5 Sekunden beträgt. Diese höhere Verweilzeit kann durch einen höheren Druck erreicht werden auch wenn die Abmessungen der Brennkammer vergleichsweise klein sind.The device is preferably designed in such a way that the dwell time of the gases in the external combustion chamber is more than 0.5 seconds. This higher dwell time can be achieved by a higher pressure even if the dimensions of the combustion chamber are comparatively small.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens einen Wärmetauscher und bevorzugt wenigstens zwei Wärmetauscher auf, welche insbesondere zur Gaskühlung dienen. Dabei können diese Wärmetauscher bevorzugt der externen Brennkammer und/oder dem Vergaser nachgeschaltet sein, also insbesondere in einer Strömungsrichtung von Gasen stromabwärts der Brennkammer oder des Vergasers angeordnet sein.In a preferred embodiment, the device has at least one heat exchanger and preferably at least two heat exchangers, which are used in particular for gas cooling. In this case, these heat exchangers can preferably be arranged downstream of the external combustion chamber and/or the carburetor, ie in particular in a direction of flow of gases downstream of the combustion chamber or of the carburetor.

Bei einer weiteren bevorzugt Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Vorrichtung für die Erhöhung des Wasserdampfanteils auf. Insbesondere ist dem Vergaser eine Vorrichtung für die Erhöhung des Wasserdampfanteils vorgeschaltet.In a further preferred embodiment, the device has a device for increasing the proportion of water vapor. In particular, the carburetor is preceded by a device for increasing the proportion of water vapor.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bestehen die Einrichtungen zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie, zumindest teilweise aus Stoffen oder weisen Stoffe auf die mögliche schädliche Substanzen absorbieren oder abbinden können. Als Beispiele für derartige Stoffe seien Kalk oder Aktivkohle genannt.In a further preferred embodiment, the devices for storing and discharging thermal energy consist, at least in part, of substances or have substances that can absorb or bind possible harmful substances. Lime or activated carbon may be mentioned as examples of such substances.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die oben erwähnte Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie, mindestens eine erste und eine zweite Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie auf, die bevorzugt wechselweise in den Zweig am Auslass der Gasturbine, bzw. am Eingang zu der Brennkammer angeschlossen sind und/oder einen rekuperativer Wärmetauscher mit einem bevorzugt kontinuierlichen Betrieb.In a further advantageous embodiment, the above-mentioned device for storing and/or releasing thermal energy has at least a first and a second device for storing and releasing thermal energy, which preferably alternately enters the branch at the outlet of the gas turbine and at the inlet are connected to the combustion chamber and/or a recuperative heat exchanger with a preferably continuous operation.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Gasturbine eine Dampfturbine, eine ORC-Turbine oder ein Dampfmotor nachgeschaltet. Bevorzugt ist in der externen Brennkammer eine zusätzliche Schüttung vorhanden, die als ein integrierter Filter fungiert, so dass auch die restliche minimale Menge der Flugasche aus dem Gasstrom entfernt wird. Die Patentanmeldung wird im Detail unter Bezugnahme auf die Beschreibung und die 1 bis 3 beschrieben.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
  • 2 zeigt ein Verfahrenschema gemäß der Erfindung, wobei das System eine weitere Abwärmenutzung zur Trocknung des Einsatzbrennstoffes beinhaltet;
  • 3 zeigt eine weitere Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In a further preferred embodiment, the gas turbine is followed by a steam turbine, an ORC turbine or a steam engine. An additional bed is preferably present in the external combustion chamber, which acts as an integrated filter, so that the remaining minimal amount of fly ash is also removed from the gas flow. The patent application is described in detail with reference to the description and the 1 until 3 described.
  • 1 shows a schematic representation of the method according to the invention.
  • 2 shows a process scheme according to the invention, wherein the system includes a further use of waste heat for drying the input fuel;
  • 3 shows a further representation of the method according to the invention and the device according to the invention.

Gemäß der in den 1 und 2 gezeigten Darstellungen vorliegenden Erfindung zur Umwandlung von chemischer Energie in mechanische Arbeit und weiter in Strom, werden wechselweise mindestens zwei Einrichtungen für Speicherung und Abgabe thermischer Energie verwendet, bei denen mindestens eine immer mit dem Ausgang der Gasturbine verbunden ist, und der gesamte Prozess die folgenden Schritte umfasst:

  • a) Verdichtung des sauerstoffhaltigen Gases auf einen Druck Pa (insbesondere durch einen Kompressor 10), wobei sich die Gastemperatur auf Ta erhöht;
  • b) Abkühlen des komprimierten Gases auf Temperatur Tb;
  • c) Ableitung des größeren Teils des verdichteten Gasstrom Mc in die erste Einrichtung 16 zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie, wobei die Gastemperatur auf Tc steigt;
  • d) Ableitung eines kleineren Teils des komprimierten Gasstromes Md in die Vorrichtung 26 für die Erhöhung des Wasserdampfanteils und anschließend in den Druckvergaser 2; Bevorzugt liegt der größere Teil des Gasstroms bei zwischen 60% und 95%, bevorzugt bei.
  • e) Verbrennung des Produktgases aus dem Vergaser 2 in der Brennkammer 6, wobei als Oxidationsmittel das Gas aus der ersten Vorrichtung 16 zur Speicherung und Abgabe von Wärmeenergie, der Temperatur Tc und des Durchflusses Mc, dient;
  • f) Abführung der Verbrennungsgase des Durchflusses Mf, mit der Temperatur Tf, in die Gasturbine 9;
  • g) Entspannung der Verbrennungsgase in der Gasturbine auf Druck Pg (etwa gleich dem atmosphärischen Druck), wobei das Gas auf eine Temperatur Tg abgekühlt wird;
  • h) Abführung des größten Teils der entspannten Verbrennungsprodukte Mh in die zweite Einrichtung 15 zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie, wo sie weiter auf die Temperatur Th abgekühlt werden;
  • j) Abführung eines kleineren Teils der entspannten Verbrennungsprodukte Mj in den rekuperativen Wärmetauscher 17, wo ihre Temperatur auf die Temperatur Tj, etwa gleich der Temperatur Th, gesenkt wird;
  • k) Entlassung der gekühlten Verbrennungsprodukte, mit dem Durchfluss Mh und Mj, durch den Schornstein 19 in die Atmosphäre.
According to the in the 1 and 2 In the representations shown of the present invention for converting chemical energy into mechanical work and further into electricity, at least two devices for storage and release of thermal energy are used alternately, of which at least one is always connected to the outlet of the gas turbine, and the whole process the following steps includes:
  • a) compression of the oxygen-containing gas to a pressure Pa (in particular by a compressor 10), the gas temperature increasing to Ta;
  • b) cooling the compressed gas to temperature Tb;
  • c) diverting the greater part of the compressed gas flow Mc into the first thermal energy storage and release device 16, with the gas temperature rising to Tc;
  • d) discharge of a smaller part of the compressed gas flow Md into the device 26 for increasing the water vapor content and then into the pressure gasifier 2; Preferably the major part of the gas flow is between 60% and 95%, preferably at .
  • e) Combustion of the product gas from the gasifier 2 in the combustion chamber 6, the oxidant being the gas from the first device 16 for storing and releasing thermal energy, the temperature Tc and the flow rate Mc;
  • f) discharge of the combustion gases of flow Mf, at temperature Tf, into the gas turbine 9;
  • g) expanding the combustion gases in the gas turbine to pressure Pg (approximately equal to atmospheric pressure), the gas being cooled to a temperature Tg;
  • h) discharge of most of the expanded combustion products Mh to the second thermal energy storage and release device 15, where they are further cooled to the temperature Th;
  • j) discharge of a smaller part of the expanded combustion products Mj into the recuperative heat exchanger 17, where their temperature is lowered to the temperature Tj, approximately equal to the temperature Th;
  • k) discharge of the cooled combustion products, with flows Mh and Mj, through the chimney 19 into the atmosphere.

Bevorzugt liegt der größere bzw. größte Teil der entspannten Verbrennungsprodukte zwischen 60% und 95%.Preferably, the greater or major part of the expanded combustion products is between 60% and 95%.

Von der mechanischen Arbeit, die in der Gasturbine in Schritt g) erhalten wird, wird ein Teil für den Antrieb des Kompressors 10, und der Rest für den Antrieb des Generators G und damit zur Stromerzeugung verwendet. In Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Gasturbine kann ein elektrischer Wirkungsgrad von über 37% erreicht werden, der deutlich über dem Stand der Technik auf diesem Gebiet liegt.Of the mechanical work that is obtained in the gas turbine in step g), part is used to drive the compressor 10 and the remainder to drive the generator G and thus to generate electricity. Depending on the operating parameters of the gas turbine, an electrical efficiency of over 37% can be achieved, which is well above the state of the art in this field.

Die Gaskühlung in den Schritten b) und j) kann verwendet werden, um die thermische Nutzenergie in Form von heißem Wasser und / oder Dampf zu erhalten, so dass das gesamte Verfahren und die Anlage zur Kraft-Wärmeerzeugung genutzt werden kann. Dabei erreicht man eine Ausnutzung des chemischen Energieertrags von über 85%.The gas cooling in steps b) and j) can be used to obtain the useful thermal energy in the form of hot water and/or steam, so that the entire process and plant can be used for cogeneration. This achieves a utilization of the chemical energy yield of over 85%.

Für die Gastemperaturen gilt: Th <Ta <Tc <Tg <Tf. Es ist wünschenswert, dass die Temperatur Th niedriger als 150°C, vorzugsweise niedriger als 100°C wird. Die Temperatur Tf ist die höchste in dem System und ihre Größe hängt von den Betriebsparametern der Gasturbine ab. Wenn die Temperatur Te auf einem Niveau von unter 140°C bleibt, enthält das Produktgas aus dem Vergaser keine festen Partikel, was ein Vorteil der Erfindung ist. Es ist jedoch auch die Nutzung eines Staubfilters möglich.The following applies to the gas temperatures: Th <Ta <Tc <Tg <Tf. It is desirable that the temperature Th becomes lower than 150°C, preferably lower than 100°C. The temperature Tf is the highest in the system and its magnitude depends on the operating parameters of the gas turbine. If the temperature Te remains at a level below 140°C, the product gas from the gasifier will not contain any solid particles, which is an advantage of the invention. However, it is also possible to use a dust filter.

Als Oxidationsmittel am Eingang zum Vergaser, beziehungsweise am Eingang der Brennkammer, muss nicht immer Luft oder ein Gemisch aus Luft und Wasserdampf genutzt werden. Es kann auch jedes andere Gas das Sauerstoff enthält, wie z.B. ein Gemisch aus Kohlendioxid (CO2) und Sauerstoff, sein.Air or a mixture of air and water vapor does not always have to be used as the oxidizing agent at the entrance to the carburetor or at the entrance to the combustion chamber. It can also be any other gas containing oxygen, such as a mixture of carbon dioxide (CO2) and oxygen.

Am Ausgang des Kompressors, vor oder nach dem Kühler, kann ein kleiner Teil der Luft, bzw. des sauerstoffhaltigen Gases, in die Abzweigung am Turbineneintritt eingespeist und mittels eines Steuerventils für das Halten einer konstanten Temperatur Tf am Turbineneintritt genutzt werden. Auf diese Weise kann auch die Turbinenleistung, mittels der Steuerung der Turbineneintrittstemperatur, gesteuert werden.At the compressor outlet, before or after the cooler, a small part of the air or oxygen-containing gas can be fed into the branch at the turbine inlet and used by means of a control valve to maintain a constant temperature Tf at the turbine inlet. In this way, the turbine output can also be controlled by controlling the turbine inlet temperature.

In Fällen, in denen es keinen Wärmeverbrauch für die Nutzwärme aus dem Kühler in den Schritten b) und/oder j) gibt, kann diese Wärme für die zusätzliche Stromerzeugung, durch Nachschaltung einer kleine Dampfturbine, Dampfmaschine, ORC-Turbine (Organic Rankin Cycle), Stirling-Motor, oder ähnlichen Anlagen, genutzt werden.In cases where there is no heat consumption for the useful heat from the chiller in steps b) and/or j), this heat can be used for additional power generation, by downstream installation of a small steam turbine, steam engine, ORC turbine (Organic Rankin Cycle) , Stirling engine, or similar systems.

Es ist besonders vorteilhaft die Abgase, mit dem Durchfluss Mj und Mh, und den Temperaturen Tj und Th, nicht direkt in den Kamin 19 zu leiten, sondern zuerst für die Brennstofftrocknung zu nutzten, um dessen Heizwert zu steigern, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und damit die Wirtschaftlichkeit der Anlage weiter zu verbessern. In diesem Fall kann es zweckmäßig sein, die Temperaturen Th und Tj zu erhöhen, durch geringere Wärmeabfuhr in den rekuperativen Gaskühler nach dem Verdichter, bzw. nach der Turbine.It is particularly advantageous not to direct the exhaust gases, with flows Mj and Mh, and temperatures Tj and Th, directly into the chimney 19, but to use them first for drying the fuel, in order to increase its calorific value, reduce fuel consumption and thus further improve the profitability of the plant. In this case it can be expedient to increase the temperatures Th and Tj due to lower heat dissipation in the recuperative gas cooler after the compressor or after the turbine.

1 zeigt ein Verfahrensschema und die Anordnung der Vorrichtungen für die Verwirklichung der Erfindung zur Umwandlung der chemischen Energie des Brennstoffs in mechanische Arbeit und weiter in Strom. 1 Figure 1 shows a process diagram and the arrangement of the devices for the realization of the invention for the conversion of the chemical Fuel energy into mechanical work and further into electricity.

Brennstoff 1 gelangt von oben in den Vergaser 2, während das Vergasungsmittel 3, den erhöhten Druck Pa in dem Vergaser unterhält, von unten eintritt. Asche, als das Restprodukt der Vergasung, verlässt den Vergaser durch das System 4. Das entstehende Produktgas 5 wird direkt, d.h. ohne vorherige Reinigung, der Brennkammer 6, die auch unter Druck steht, zugeführt, wobei die Verbrennung mit sauerstoffhaltigem Gas 7 bei Temperatur Tc stattfindet.Fuel 1 enters the gasifier 2 from above, while the gasifying agent 3, which maintains the increased pressure Pa in the gasifier, enters from below. Ash, as the residual product of the gasification, leaves the gasifier through the system 4. The resulting product gas 5 is fed directly, i.e. without prior purification, to the combustion chamber 6, which is also under pressure, with combustion with oxygen-containing gas 7 at temperature Tc takes place.

Die Verbrennungsprodukte 8, mit der Temperatur Tf, treten in die Gasturbine 9 ein, wobei sie expandieren und mechanische Energie erzeugen, die weiter verwendet wird, um den Kompressor 10 und elektrischen Generator 11 anzutreiben. Aufgrund der Expansion reduziert sich der Druck auf Pg, der nahe dem atmosphärischen Druck steht, und die Temperatur fällt auf Tg.The products of combustion 8, at temperature Tf, enter the gas turbine 9 where they expand and produce mechanical energy which is further used to drive the compressor 10 and electrical generator 11. Due to the expansion, the pressure reduces to Pg, which is close to atmospheric pressure, and the temperature falls to Tg.

Von den gesamten Verbrennungsprodukten 12, geht der größte Teil 13 (Durchfluss Mh) in die zweite Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie 15 und der kleinere Teil 14 (Durchfluss Mj) in den rekuperativen Wärmetauscher 17. In der Vorrichtung 15 werden die Verbrennungsprodukte auf eine Temperatur Th abgekühlt, durch Abgabe der Wärme an eine Schüttung, und mit Ventilator 18 durch den Kamin 19 in die Atmosphäre befördert. In dem rekuperativen Wärmetauscher 17 werden die Verbrennungsprodukte auf eine Temperatur Tj, die im optimalen Fall in der Nähe der Temperatur Th liegt, gekühlt, und durch den Lüfter 20 über einen Kamin 19 in die Atmosphäre abgeführt. Auf die Ventilatoren 18 und 20 kann jedoch auch verzichtet werden.Of the total combustion products 12, the largest part 13 (flow rate Mh) goes to the second thermal energy storage and release device 15, and the smaller part 14 (flow rate Mj) to the recuperative heat exchanger 17. In the device 15, the combustion products are Temperature Th cooled by releasing the heat to a bed, and conveyed with fan 18 through the chimney 19 into the atmosphere. In the recuperative heat exchanger 17, the combustion products are cooled to a temperature Tj, which in the optimum case is close to the temperature Th, and are discharged into the atmosphere by the fan 20 via a chimney 19. However, the fans 18 and 20 can also be dispensed with.

Der Kompressor 10 verdichtet die Eintrittsluft 21 (oder andere Oxidationsmittel) auf Druck Pa, wobei die Temperatur auf Ta steigt. Komprimiertes Gas 22 wird in einem Wärmetauscher 23 auf eine Temperatur Tb abgekühlt und der größte Teil 24 des verdichteten Gasstromes Mc wird in die erste Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie 16 abgeleitet.Compressor 10 compresses inlet air 21 (or other oxidant) to pressure Pa, raising temperature to Ta. Compressed gas 22 is cooled in a heat exchanger 23 to a temperature Tb and the major part 24 of the compressed gas stream Mc is diverted into the first thermal energy storage and release device 16 .

Ein kleiner Teil 25 des komprimierten Gasstromes Md wird in den Vergaser 2 geleitet. In der zweiten Einrichtung 16 wird das Gas auf eine Temperatur Tc, durch Aufnahme der in Schüttung gespeicherten Wärme, aufgeheizt, und weiter über die Rohrleitung 7 in die Brennkammer 6 geleitet. Der Rest des Gases 25 wird in einer Vorrichtung 26 für die Erhöhung des Wasserdampfanteils befeuchtet, bevor er den Vergaser 2 erreicht.A small part 25 of the compressed gas stream Md is fed into the gasifier 2 . In the second device 16, the gas is heated to a temperature Tc by absorbing the heat stored in the bed, and is conducted further via the pipeline 7 into the combustion chamber 6. The rest of the gas 25 is humidified in a device 26 for increasing the proportion of water vapor before it reaches the gasifier 2.

Im Generator 11 wird elektrische Energie erzeugt, wobei die Abwärme aus dem Wärmetauscher 17 und 23 für die Produktion von Nutzwärme, wie Fernwärme, Warmwasser, Prozessdampf oder für andere industrielle Prozesse, genutzt werden kann.Electrical energy is generated in the generator 11, with the waste heat from the heat exchangers 17 and 23 being able to be used for the production of useful heat, such as district heating, hot water, process steam or for other industrial processes.

2 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausnutzung des Abgases, um den Brennstoff zu trocknen, wodurch der spezifische Brennstoffverbrauch sinkt und damit die Effizienz der Energieausnutzung steigt. 2 shows another way of using the exhaust gas to dry the fuel, which reduces the specific fuel consumption and thus increases the efficiency of energy use.

Die Gebläse 18 und 20 leiten Abgase nicht direkt in den Schornstein 19, sondern zuerst in den Brennstofftrockner 27. Somit sinkt die Temperatur der Abgase weiter auf Tk, und erst dann gelangen die Abgase, durch den Kamin 19, in die Atmosphäre. Auf der anderen Seite erhöht sich, durch den Verlust von Wasser das in dem Eingangsbrennstoff enthalten ist, oder nur einem Teil davon, der Heizwert des Brennstoffs, was den Brennstoffverbrauch, bei unveränderter Leistung der Anlage, senkt.The fans 18 and 20 do not direct exhaust gases directly into the chimney 19, but first into the fuel dryer 27. Thus, the temperature of the exhaust gases further decreases to Tk, and only then, through the chimney 19, the exhaust gases enter the atmosphere. On the other hand, due to the loss of water contained in the input fuel, or only a part of it, the calorific value of the fuel increases, which reduces the fuel consumption while the plant performance remains unchanged.

Als Einrichtungen zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie 15 und 16 können besonders vorteilhaft Schüttgutregeneratoren verwendet werden, die aus der Patentschrift DE4236619C2 oder EP0620909B1 bekannt sind. Der Offenbarungsgehalt der vorgenannten Druckschriften wird hiermit einbezogen. Die Verwendung solcher Schüttgutregeneratoren ermöglicht die Erreichung besonders hoher Wirkungsgrade. Man kann, insbesondere bei niedrigem Durchfluss, auch klassische Regeneratoren mit axialer Strömungsrichtung, einsetzen.Bulk material regenerators can be used particularly advantageously as devices for storing and discharging thermal energy 15 and 16; DE4236619C2 or EP0620909B1 are known. The disclosure content of the aforementioned documents is hereby included. The use of such bulk material regenerators makes it possible to achieve particularly high efficiencies. Classic regenerators with an axial direction of flow can also be used, particularly in the case of low flow rates.

Für die Speicherung der Wärme von expandierten Verbrennungsprodukten am Turbineausgang, sowie für die Wärmeabgabe an das komprimierte Gas an dem Kompressoraustritt, werden mindestens zwei Einrichtungen zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie, die im wechselnden Betrieb sind, benötigt.At least two devices for storing and releasing thermal energy, which are in alternating operation, are required for storing the heat from expanded combustion products at the turbine outlet and for dissipating heat to the compressed gas at the compressor outlet.

Um einen Wechselbetrieb der ersten und zweiten Vorrichtungen für die Wärmespeicherung in dem Zweig der expandierten Verbrennungsprodukte, bzw. in dem Zweig des komprimierten Gases, zu ermöglichen, wird in jedem Zweig mindestens ein Organ, wie z.B. ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Gasstroms, benötigt. Dabei ist die höchste Betriebstemperatur Tg und somit viel niedriger als die Temperatur der Gase am Turbineeintritt Tf: Tg « Tf. In order to allow alternating operation of the first and second devices for heat storage in the expanded products of combustion branch and in the compressed gas branch, respectively, at least one element, such as a valve for opening and closing the gas flow, is required in each branch . The highest operating temperature is Tg and thus much lower than the temperature of the gases at the turbine inlet Tf: Tg « Tf.

Um die Gasströme bei dem Wechselbetrieb der Vorrichtungen für die Wärmespeicherung nicht zu unterbrechen, bzw. einen quasi kontinuierlichen Prozess zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, mindestens drei der genannten Vorrichtungen zu haben.In order not to interrupt the gas flows during the alternating operation of the devices for heat storage, or a quasi-continuous To enable the process, it is advantageous to have at least three of the devices mentioned.

Statt einer Schüttung aus inertem Material, wie beispielsweise Aluminiumoxid, oder Kies, können anderen Materialen, wie Eifel-Lava, Kalk, Aktivkohle, oder ein Katalysator verwendet werden. Dies ist ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Erfindung, besonders wenn an dem Turbinenausgang einige Produkte / Chemikalien vorhanden sind, die aussortiert werden müssen, bevor die Gase in die Atmosphäre freigesetzt werden. Dieses Material kann in seiner natürlichen Form sein, z.B. als Splitt oder Bruch, d.h. muss nicht unbedingt in Form regelmäßiger Kugeln vorliegen.Instead of a bed of inert material such as aluminum oxide or gravel, other materials such as Eifel lava, lime, activated carbon or a catalyst can be used. This is another advantage of the proposed invention, especially when there are some products/chemicals present at the turbine exit that need to be sorted out before the gases are released into the atmosphere. This material may be in its natural form, such as grit or crushed stone, i.e. not necessarily in the form of regular spheres.

Bei einer weiteren bevorzugten Gestaltung dieser Einrichtungen zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie, ist es möglich, dass die Verbrennungsprodukte am Ausgang der Turbine auf 150°C, vorzugsweise auf 90°C, in weniger als 200 ms abgekühlt werden. Mit einer schnellen Abkühlung kann verhindert werden, dass unerwünschte chemische Reaktionen, wie z. B. eine „de novo“ -Synthese von Dioxinen und Furanen, stattfinden.In a further preferred configuration of these devices for storing and discharging thermal energy, it is possible for the combustion products at the outlet of the turbine to be cooled to 150° C., preferably to 90° C., in less than 200 ms. Rapid cooling can prevent unwanted chemical reactions, such as B. a "de novo" -synthesis of dioxins and furans take place.

In Ausnahmefällen, wenn die Temperatur am Turbineausgang ausreichend niedrig ist und ein sauberes Gas herauskommt, kann anstelle der ersten und zweiten Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie ein klassischer rekuperativer Wärmetauscher verwendet werden, damit das Verfahren kontinuierlich läuft und die Ventile zum Öffnen / Schließen des Gasstroms nicht gebraucht werden. Diese Vorgehensweise wird in 3 beschrieben.In exceptional cases, when the temperature at the turbine outlet is sufficiently low and a clean gas comes out, instead of the first and second thermal energy storage and delivery devices, a classic recuperative heat exchanger can be used so that the process runs continuously and the valves to open / close the Gas flow are not needed. This procedure is used in 3 described.

Vorzugweise steht der Vergaser unter Druck Pa und damit ist ein wesentlich kleineres Volumen erforderlich als bei einem atmosphärischen Vergaser, was ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist. Verringerung des Volumens, sowie der Investitionskosten, ist in etwa gleich dem reziproken Wert des Drucks Pa. Anderseits gibt es an dem Biomasse-Eingang und dem Ausgang der Asche ein System zur Verhinderung der Gasleckage und für den Druckausgleich.Preferably, the carburettor is under pressure Pa and thus a much smaller volume is required than with an atmospheric carburettor, which is an additional advantage of the invention. Reduction in volume, as well as investment costs, is approximately equal to the reciprocal of pressure Pa. On the other hand, there is a gas leakage prevention and pressure equalization system at the biomass inlet and the ash outlet.

Die Brennkammer ist auch unter Druck Pa, und hat damit ebenfalls reduzierte Abmessungen. Dies verringert auch die Investitionskosten für die Brennkammer, was ein weiterer Vorteil der Erfindung ist. Auf der anderen Seite ermöglicht die Druckerhöhung eine verlängerte Brenndauer, so dass trotz der kompakten Größe die Verweilzeit über 0,5s, besser über 2s, beträgt. Eine längere Verweilzeit in einer Brennstoffkammer sorgt für eine vollständige Verbrennung des Produktgases, ohne die Gefahr, dass die Abgase Kohlenwasserstoffe oder Kohlenmonoxid enthalten. Vorzugsweise wird an dem Brennkammeraustritt eine zusätzliche Schüttung eingesetzt, die als ein integrierter Filter fungiert, so dass auch die restliche minimale Menge des Staubs /der Flugasche aus dem Gasstrom entfernt wird. Dies verlängert die Lebensdauer der Turbine.The combustion chamber is also under pressure Pa, and therefore also has reduced dimensions. This also reduces the investment costs for the combustor, which is another advantage of the invention. On the other hand, the pressure increase allows for an extended burn time, so despite the compact size, the residence time is over 0.5s, better over 2s. A longer residence time in a fuel chamber provides for complete combustion of the product gas without risk of the exhaust gases containing hydrocarbons or carbon monoxide. Preferably, an additional bed is used at the combustion chamber exit, which acts as an integrated filter, so that the remaining minimum amount of dust/fly ash is also removed from the gas flow. This extends the life of the turbine.

3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem Verfahren ist anstelle der ersten und zweiten Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie ein (insbesondere rekuperativer) Wärmetauscher 28 vorgesehen. 3 shows a further embodiment of the method according to the invention. In this method, a (in particular recuperative) heat exchanger 28 is provided instead of the first and second device for storing and discharging thermal energy.

Diesem Wärmetauscher 28 wird dabei auf der einen Seite der größere Teil Mc des verdichteten Gasstroms zugeführt. Der anderen Seite wird dem Wärmetauscher der größere Teil Mh der entspannten Verbrennungsprodukte zugeführt.The greater part Mc of the compressed gas stream is fed to this heat exchanger 28 on one side. The larger part Mh of the expanded combustion products is fed to the heat exchanger on the other side.

Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.The applicant reserves the right to claim all features disclosed in the application documents as essential to the invention, provided they are new compared to the prior art, either individually or in combination. It is also pointed out that the individual figures also describe features which can be advantageous in and of themselves. The person skilled in the art recognizes immediately that a specific feature described in a figure can also be advantageous without adopting further features from this figure. Furthermore, the person skilled in the art recognizes that advantages can also result from a combination of several features shown in individual figures or in different figures.

BezugszeichenlisteReference List

11
Brennstoffeintritt in den VergaserFuel entry into the carburetor
22
Vergasercarburetor
33
Eintritt der VergasungsmittelEntry of the gasification agents
44
Ascheaustrittash discharge
55
Austritt des ProduktgasesEscape of the product gas
66
Brennkammercombustion chamber
77
Verbrennungsluft / sauerstoffhaltiges GasCombustion air / oxygen-containing gas
88th
Verbrennungsproduktecombustion products
99
Gasturbine / ExpanderGas turbine / expander
1010
Kompressorcompressor
1111
Stromgeneratorpower generator
1212
Entspannte VerbrennungsprodukteRelaxed combustion products
1313
Teil der entspannten Verbrennungsprodukte für die zweite Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergiePart of the expanded combustion products for the second thermal energy storage and release facility
1414
Teil der entspannten Verbrennungsprodukte für den rekuperativen WärmetauscherPart of the expanded combustion products for the recuperative heat exchanger
1515
Zweite Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergieSecond device for storing and discharging thermal energy
1616
Erste Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergieFirst facility for storing and discharging thermal energy
1717
Rekuperativer WärmetauscherRecuperative heat exchanger
1818
Abgasgebläseexhaust fan
1919
KaminChimney
2020
Abgasgebläseexhaust fan

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • EP 0620909 B1 [0063]EP 0620909 B1 [0063]

Claims (15)

Verfahren zur Umwandlung von chemischer Energie eines Brennstoffs in mechanische Arbeit, mit mindestens einer Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie., gekennzeichnet durch folgende Schritte: i) Komprimierung eines sauerstoffhaltigen Gases in einem Kompressor (10) auf einen Druck Pa,; ii) Abführen des verdichteten Gases (24), mit einem Durchfluss Mc, in eine erste Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie (16), wobei die Temperatur des Gases auf Tc erhöht wird; iii) Vergasung des Brennstoffes im Vergaser (2) unter einem Druck Pa und Erzeugung eines Produktgases (5); iv) Verbrennung des Produktgases (5) aus dem Vergaser (2) in einer Brennkammer (6) mit einem Gas als Oxidationsmittel mit einer Temperatur Tc und einem Durchfluss Mc, der aus einer ersten Einrichtung (16) zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie zugeführt wird; v) Zuführen der Verbrennungsprodukte (8), mit einer Temperatur Tf und einem Durchfluss Mf, in eine Gasturbine (9); vi) Entspannung der Verbrennungsprodukte in der Gasturbine (9) auf den Druck Pg, wobei das Gas auf eine Temperatur Tg abgekühlt wird; vii) Abführen der entspannten Verbrennungsprodukte (13), mit einem Durchfluss Mh, durch eine zweite Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie (15), wobei bevorzugt die Temperatur weiter auf Th gesenkt wird.Method for converting chemical energy of a fuel into mechanical work, with at least one device for storing and/or releasing thermal energy., characterized by the following steps: i) compression of an oxygen-containing gas in a compressor (10) to a pressure Pa,; ii) discharging the compressed gas (24), at a flow rate Mc, into a first thermal energy storage and release device (16), whereby the temperature of the gas is raised to Tc; iii) gasification of the fuel in the gasifier (2) under a pressure Pa and generation of a product gas (5); iv) Combustion of the product gas (5) from the gasifier (2) in a combustion chamber (6) with an oxidant gas having a temperature Tc and a flow rate Mc supplied from a first thermal energy storage and release means (16). ; v) feeding the combustion products (8), at a temperature Tf and a flow rate Mf, into a gas turbine (9); vi) expansion of the combustion products in the gas turbine (9) to the pressure Pg, the gas being cooled to a temperature Tg; vii) discharging the expanded combustion products (13), at a flow rate Mh, through a second thermal energy storage and release device (15), preferably with the temperature being further reduced to Th. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit der Gase in der Brennkammer (6) über 0,5 Sekunde beträgt.procedure after claim 1 , characterized in that the residence time of the gases in the combustion chamber (6) is more than 0.5 seconds. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das komprimierte Gas (22), mit der Temperatur Ta, in einem Kühler (23) auf eine Temperatur Tb abgekühlt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the compressed gas (22) at the temperature Ta is cooled in a cooler (23) to a temperature Tb. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des verdichteten Gases (25), mit einem Durchfluss Md, in den Druckvergaser (2) geleitet und als Vergasungsmittel genutzt wird und/oder das verdichtete Gas (25), mit einem Durchfluss Md, in eine Vorrichtung für die Erhöhung des Wasserdampfanteils (26) geleitet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a part of the compressed gas (25) with a flow rate Md, in the pressure gasifier (2) and used as a gasification agent and / or the compressed gas (25) with a Flow Md, in a device for increasing the proportion of water vapor (26) is passed. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der entspannten Verbrennungsprodukte (14), mit dem Durchfluss Mj, durch einen rekuperativen Wärmetauscher (17) abgeführt wird, wobei dessen Temperatur auf einen Wert Tj, der in der Nähe von Temperatur Th liegt, gesenkt wird.Process according to at least one of the preceding claims, characterized in that part of the expanded combustion products (14), with flow rate Mj, is discharged through a recuperative heat exchanger (17), the temperature of which is reduced to a value Tj close to temperature Th lies, is lowered. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Vergaser (2) ein Gegenstromvergaser oder eine Vorrichtung für die Pyrolyse des Eingangsbrennstoffs verwendet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a countercurrent gasifier or a device for the pyrolysis of the input fuel is used as the gasifier (2). Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens in einer der Wärmetauscher (17) und (23) gewonnene Wärme zur Erzeugung von Dampf genutzt wird wobei bevorzugt der hergestellte Dampf zur weiteren Erzeugung der mechanischen Arbeit, bzw. des Stroms, über eine nachgeschaltete Dampfturbine, eine ORC-Turbine oder eine Dampfmaschine verwendet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heat obtained in at least one of the heat exchangers (17) and (23) is used to generate steam, with the steam generated preferably being used to further generate the mechanical work or the current, via a downstream steam turbine, an ORC turbine or a steam engine. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in mindestens einem der Wärmetauscher (17) und (23) gewonnene Wärme zur Herstellung von Nutzwärme verwendet wird und/oder die Abwärme der Verbrennungsprodukte,von mindestens einem der Zweige Mh und Mj, für die Trocknung des Eingangsbrennstoffs in einem Trockner (27) verwendet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heat obtained in at least one of the heat exchangers (17) and (23) is used to produce useful heat and/or the waste heat from the combustion products, from at least one of the branches Mh and Mj, is used for drying the input fuel in a dryer (27). Vorrichtung zur Umwandlung der chemischen Energie des Brennstoffs in mechanische Arbeit, mit: einen Vergaser (2) und einer Brennkammer (6); einen Kompressor (10) und eine Gasturbine (9); eine Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie, und mindestens einer Rohrleitung, die heiße Verbrennungsprodukte aus der Brennkammer (6) zu der Gasturbine führt (9) dadurch gekennzeichnet, dass - der Vergaser (2) und die externe Brennkammer (6) unter Druck Pa stehen, - bevorzugt die Verweilzeit der Gase in der externen Brennkammer (6) über 0,5 Sekunde beträgt.Device for converting the chemical energy of the fuel into mechanical work, comprising: a gasifier (2) and a combustion chamber (6); a compressor (10) and a gas turbine (9); a device for storing and/or discharging thermal energy, and at least one pipeline which leads hot combustion products from the combustion chamber (6) to the gas turbine (9) , characterized in that - the gasifier (2) and the external combustion chamber (6) are under pressure Pa, - the residence time of the gases in the external combustion chamber (6) is preferably more than 0.5 seconds. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmetauscher (17) und (23) zur Gaskühlung nachgeschaltet sind.device after claim 9 , characterized in that heat exchangers (17) and (23) are connected downstream for gas cooling. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vergaser (2) eine Vorrichtung für die Erhöhung des Wasserdampfanteils (26) vorgeschaltet wird.device after claim 9 or 10 , characterized in that the carburettor (2) is preceded by a device for increasing the proportion of water vapor (26). Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (15) und (16) zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie, zumindest teilweise aus Stoffen bestehen, wie beispielsweise Kalk oder Aktivkohle, die mögliche schädliche Substanzen absorbieren oder abbinden können.Device according to at least one of the preceding claims 9 - 11 , characterized in that the means (15) and (16) for storing and discharging thermal energy consist, at least in part, of substances such as lime or activated charcoal, which can absorb or bind possible harmful substances. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie, mindestens eine erste (16) und eine zweite (15) Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie, die wechselweise in den Zweig am Auslass der Gasturbine (9), bzw. am Eingang zu der Brennkammer (6) angeschlossen sind oder ein rekuperativer Wärmetauscher mit einem kontinuierlichen Betrieb ist.Device according to at least one of the preceding claims 9 - 12 , characterized in that the device for storing and/or releasing thermal energy comprises at least a first (16) and a second (15) device for storing and releasing thermal energy which are alternately fed into the branch at the outlet of the gas turbine (9), or at the entrance to the combustion chamber (6) are connected or is a recuperative heat exchanger with continuous operation. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9-13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasturbine (9) eine Dampfturbine, eine ORC-Turbine oder ein Dampfmotor nachgeschaltet ist.Device according to at least one of claims 9 - 13 , characterized in that the gas turbine (9) is followed by a steam turbine, an ORC turbine or a steam engine. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9-14, dadurch gekennzeichnet, dass in der externen Brennkammer (6) eine zusätzliche Schüttung vorhanden ist, die als ein integrierter Filter fungiert, so dass auch die restliche minimale Menge der Flugasche aus dem Gasstrom entfernt wird.Device according to at least one of claims 9 - 14 , characterized in that in the external combustion chamber (6) there is an additional bed, which acts as an integrated filter, so that the residual minimum amount of fly ash is also removed from the gas flow.
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