DE1151986B

DE1151986B - Mit Schweroel betriebene Gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE1151986B
Application number: DEL27013A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried Kriese
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-03-01
Filing date: 1957-03-01
Publication date: 1963-07-25

Description

Mit Schweröl betriebene Gasturbinenanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Schweröl betriebene Gasturbinenanlage, bei der der Brennstoff über ölverdampfer, Abscheider, Ölbrüdenkondensator und durch chemische Aufbereitung sowohl in dampfförmiger als auch in flüssiger Form in weitgehend gereinigtem Zustand der Brennkammer zugeführt wird.
Die Verwendung von Schwerölen für den Betrieb von Gasturbinenanlagen bereitet sowohl infolge des Aschegehaltes wie insbesondere infolge des Vanadiumgehaltes erhebliche Schwierigkeiten. Die Asche und das Vanadium, das sich bei der Verbrennung von vanadiumhaltigen Ölen bei höheren Temperaturen in Form von Vanadiumpentoxyd (V,0") bildet, führen zu starken Korrosionsschäden, die ganz besonders unangenehme Folgen, z. B. bei den Gasturbinenschaufeln, haben können.
Bekannt sind verschiedene Reinigungsverfahren für das Schweröl, die zum Schutz der Anlagenteile durchgeführt werden müssen. So ist z. B. ein Verfahren bekannt, nach dem durch Schleudern des öles bei einer bestimmten Vorwärmtemperatur Wasser. Salze und Asche ausgeschieden werden. Andere Verfahren zur Ermöglichung der Verbrennung von Schwerölen sehen die Verwendung von Brennölzusätzen -. wie Magnesiumoxyd, Siliziumoxyd, Aluminiumsilikate, Zinksulfate, vor. Noch andere Verfahren sehen eine chemische Einbindung der Zusätze an geeigneten Stoffen vor, wobei insbesondere das bei hohen Temperaturen vergaste Öl durch Absorber geleitet wird. Weiter ist es bekannt, den Brennstoff über einen Ölverdampfer und einen Abscheider als weitgehend von schädlichen Stoffen gereinigtes Mittel der Brennkammer zuzuführen. Der Verdampferkonstrukteur hat es in der Hand, durch ents rechende Bemessung der Ausdampfungsoberp C fläche theoretisch jeden beliebigen Reinheitsgrad des Destillates zu erreichen. Indessen muß die Größe des Apparates nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten gestaltet werden, so daß hinsichtlich der Reinheit des Destillates hierdurch eine bestimmte Begrenzung besteht. Um einen großen Teil eventuell mitgerissener schädlicher Stoffe bei einer wirtschaftlichen Größe des Verdampfers dennoch nicht in die Maschine gelanaen zu lassen, werden mechanische Abscheider, wie z. B. Zyklonabscheider, Schraubenabscheider, Prallabscheider u. ä., in den Weg zwischen Verdampfer und Kraftmaschine eingeschaltet oder aber direkt in den Verdampfer eingebaut. Bei Abscheidern für ölverdampfer werden die Einbauten dieser Abscheider aus Stoffen hergestellt, die bei den in Frage kommenden Betriebstemperaturen der Abscheider eine besonders hohe chemische Affinität zu den Stoffen haben, auf deren Beseitigung besonderer Wert gelegt wird, z. B. zu Vanadium bzw. Vanadiumverbindungen. Der so erzeugte Ölbrüden kann nun direkt der Brennkammer der Gasturbine zugeführt werden. Für den Fall, daß noch flüssige Bestandteile des Brennstoffes anfallen, kann dem Verdampfer ein ölbrüdenkondensator nachgeschaltet werden. Dieses Verfahren hat gegenüber dem erstgenannten den Vorteil, daß der Verdampfer bei niedrigeren Drücken (und dementsprechend auch Temperaturen) arbeiten kann, als sie etwa für das direkte Verfahren notwendig wären.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb der mit Schweröl beheizten Gasturbinenanlagen zu erzielen, die mit einem Ölverdampfer und einem ölbrüdenkondensator ausgestattet sind. Dazu ist es notwendig, die bei entsprechend wirtschaftlich angewandten Reinigungsverfahren für das Schweröl noch anfallenden, nicht kondensierbaren Gase in der Anlage auszunutzen. Die nicht kondensierbaren Gase fallen vornehmlich im Verdampfer, aus dem sie in den Abscheider gelangen, und im ölbrüdenkondensator an, aus denen sie abgesaugt werden können.
Die Erfindung besteht nun darin, daß entsprechend der Brennstoffqualität anfallende größere Mengen von nicht kondensierbaren Gasen aus dem ölbrüdenkondensator und dem Abscheider einer zweiten Brennkammer zur Beheizuno, eines ölbrüdenerhitzers zugeführt werden, während kleinere Mengen der nicht kondensierbaren Gase der Brennkammer der Gasturbinenanlage zugeleitet werden.
Der Vorteil der Erfindung ist, daß in der zweiten Brennkammer Rückstände, die bei der Reinigung des Schweröles anfallen, verbrannt werden können, wobei mit den auf diese Weise erhaltenen Verbrennungsgasen der ölbrüden überhitzt werden kann, um ihm die erforderliche Reaktionstemperatur zu geben. Die weitere Ausnutzung der fühlbaren Wärme dieser Gase könnte außerdem in bekannter Weise entweder zu Ölvorwärmung, Gasturbinenlufterwärmung oder für Heizzwecke erfolgen. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, die zweite Brennkammer mit Wärmetauscher zwischen den Ölverdampfer und den Abscheider zu schalten. Diese Anordnung ergibt einerseits eine selbst für sühr hohe Ansprüche zufriedenstellende Reinigung des Brennstoffes, andererseits kann das Abfallprodukt der Verdampfung sofort verwertet werden.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wiedergegeben.
In der Zeichnung, die eine mit einem Ölverdampf er und einem ölbrüdenkondensator arbeitende Gasturbinenanlage darstellt, wurde mit 1 die Gasturbine, mit 2 der Verdichter, mit 3 der Luftfilter, mit 4 der Generator, mit 5 der Regenerativwärinetauscher, mit 6 die Brennkammer, mit 7 der Tagesölbehälter, mit 8 die ölpumpe, mit 9 der ölrückstandskühler, mit 10 der Ölverdampfer, mit 11 der Abscheider, mit 12 das Absperrorgan mit Rückschlagklappe und mit 13 die Heizleitung zum Verdampfer bezeichnet. Der übersichtlichkeit halber wurden Einzelheiten der Anlage, die für das Verständnis des Erfindungsgedankens unwesentlich sind, wie z. B. Regelorgane, Heizschlangen im Tagesölbehälter u. a. m., weggelassen. Außer den bereits genannten Anlageteilen kommen hinzu: der ölbrüdenkondensator14, der Heizölsammelbehälter 15, die Brennstoffeinspritzpumpe 16, das mit vom Verdichter kommender Luft beaufschlagte Kühlbünde117, das mit Wasser beaufschlagte Kühlbünde118, eine zweite Brennkammer 19 gemäß der Erfindung und der von ihr beheizte Ölbrüdenüberhitzer 20.
Beim Betrieb der Gasturbine saugt der Verdichter 2 über das Luftfilter 3 die für die Brennkammer 6 benötigte Luft an und verdichtet sie auf den gewünschten Druck. Die vom Verdichter 2 kommende Luft wird im Wärmetauscher 5 durch aus der Turbine 1 kommende Abgase vorgewärmt. Das Abgas wird zur Beheizung des ölverdarapfers 10 hinter dem Wärmetauscher 5 entnommen. Das Heizöl wird dem Tagesölbehälter 7 entnommen. Die ölpumpe 8 drückt das Heizöl über den Ölrückstandskühler 9 dem Ölverdampfer 10 zu. Infolge Beheizung durch das Turbinengas erfolgt eine Verdampfung des Öles. Die schwerflüchtigen Bestandteile des Heizöles, deren Siedeteraperatur oberhalb der im Ölverdampfer 10 herrschenden Temperatur liegt, sowie die Verunreinigungen des Heizöles setzen sich im Ölverdampfer 10 ab und werden als öh-ückstand dem ölrückstandskühler 9 zugeführt, wobei die fühlbare Wärme des Rückstandes zur Vorwärmung des Heizöles ausgenutzt wird. Der aus dem ölverdampfer 10 heraustretende »ölbrüden« wird durch einen Abscheider 11 geleitet, der entsprechend seinen Einbauten für die Anlagenteile schädliche gasförinige Rückstände ausscheidet. Diese werden gemeinsam mit dem Ölrückstand aus dem Verdampfer und den nicht kondensierbaren Gasen aus dem ölbrüdenkondensator 14, dem je nach Qualität des Schweröles ein Teil der Ölbrüden nach dem Abscheider 11 zugeleitet wird, einer zweiten Brennkammer 19 zugeleitet, die zum Zwecke der überhitzung des Ölbrüdens mit dem Ölbrüdenüberhitzer 20 zusammengeschaltet ist.
Bei äußerst schwer siedenden Ölen, bei denen der Anfall des Rückstandes ausgesprochen groß ist und keine Absatzmöglichkeit hierfür besteht, kann auf die Beheizung des Verdampfers durch die Gasturbinenabwärme verzichtet und die gesamte Verdampfung des Öles durch die Verbrennung der Rückstände durchgeführt werden. Das genannte Verfahren ermöglicht mithin eine Verwendung von Schwerölen in Gasturbinenanlagen, ohne die von der Asche und dem Vanadium herrührenden Korrosionen in den Anlageteilen der Kraftmaschine befürchten zu müsen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Mit Schweröl betriebene Gasturbinenanlage, bei der der Brennstoff über ölverdampfer, Abscheider, ölbrüdenkondensator und durch chemische Aufbereitung sowohl in dampfföriÜiger als auch in flüssiger Form in weitgehend gereinigtem Zustand der Brennkammer zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der Brenni;toffqualität anfallende größere Mengen von nicht kondensierbaren Gasen aus dem Ölbrüdenkondensator (14) und dem Abscheider (11) einer zweiten Brennkammer (19) zur Beheizung eines ölbrüd--nüberhitzers (20) zugeführt werden, während kleinere Mengen der nicht kondensierbaren Gase der Brennkammer (6) der Gasturbinenanlage zugeleitet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 780 6813 741027, 664 369, 584 228; USA.-Patentschrift Nr. 2 657 745.