DE1463789A1 - Magnetogasdynamischer Generator fuer schwefelhaltige Brennstoffe - Google Patents

Description

• Magnetogasdynamischer Generator für schwefelhaltige Brennstoffe. Die Erfindung betrifft einen magnetogasdynamischen Generator mit offenem Kreislauf zur Erzeugung elektrischer Energie, dessen Arbeitsgas zur Erlangung hoher elektrischer Leitfähigkeit ein be- liebiges Element der I. bis III. Gruppe des Periodischen Systems in jeder gewünschten Menge, in reiner Form oder als Verbindung beigemischt wird, das nach dem Durchströmen des Generators aus dem Durch die Verfeuerung üblicher Brennstoffe werden in einem magnetogasdynamischen Kraftwerk bezüglich des Schwefeldioxydgehal -tes der Abgase die gleichen Schwierigkeiten verursacht wie bei ei- nem konventionellen Kraftwerk. Schwefeldioxyd ist nicht nur lästig, sondern für Lebewesen und Pflanzen eindeutig schädlich, wobei eine scharfe Grenze zwischen Störung und Schädigung nicht gezogen werden kann. Manche Genehmigungsbehörden im Kraftwerksbau lassen grössenordnungsmässig nur noch 0,5 mg Schwefeldioxyd pro Nm3 Abgas kurz- zeitig zu. Diese Verordnungen können jederzeit verschärft werden, wodurch die Verwendung stark schwefelhaltiger Brennstoffe vermehrt in Frage gestellt wäre.
• Es wurde bereits vorgeschlagen, dem Arbeitagaa eines magnetogasdynamisehen Generators zur Erhöhung der elektrischen Leitfähig- keit ein Element der I. bis III. Gruppe des Periodischen Systems in jeder gewünschten Menge beizumischen, das in reiner form oder als Verbindung, beispielsweise als Oxyd oder Karbonat, verwendet werden kann. Diese Zusatzstoffe haben die Eigenschaft, -bei Vorhan- densein von Schwefeloxyden im Arbeitsgas in schwefelhaltige Ver- b-indungen überzugehen. Da der Zusatzstoff in beliebiger,Menge zugesetzt werden kann, wird er erfindungsgemäss bei Vorhandensein von Schwefeloxyden im Arbeitsgas zumindest in jener Menge beige- mischt, die genügt, um die Schwefeloxyde zu binden. Nach der Rückgewinnung des Zusatzstoffes entweicht das Arbeitsgas gereinigt und schwefelfrei in die Atmosphäre. Das so gewonnene Produkt ist industriell verwertbar, also nicht verloren. Aus naheliegenden Gründen ist man aber bestrebt, das zu- rückgewonnene Zusatzmaterial neuerlich dem Arbeitsgas vor dem Generator zuzuführen, wie auch schon vorgeschlagen wurde, was im allgemeinen nach Ausscheidung von Wasserunlöslichen Verunreinigungen ohne weiteres möglich ist. Bei Anwesenheit von Schwefeldioxyd ist die neuerliche Zufuhr des zurückgewonnenen Zusatzmaterials jedoch nicht zulässig. Selbst bei grösstem Uebersehuse an Zusatzstoff würde dieser durch die ständig wiederholte Verwendung kein Schwefel- dioxyd mehr binden können, das nun unvermindert und unbehindert mit den Abgasen ins Freie ausströmen wurde. Um trotzdem schwefelhaltige Brennstoffe ohne Belästigung der Umgebung verwenden und den Zusatzstoff dauernd im Kreislauf fuhren zu können, wird der im zurückgewonnenen Zusatzstoff enthaltene Schwefel durch Aufbereitung des Zusatzetoffes vor seiner neuer- lichen Beimischung in das Arbeitsgas zumindest teilweise daraus entfernt. Es stehen dafür bereits entwickelte Aufbereitungsmethoden der-chemischen Verfahrenstechnik zur Verfügung, die in den Kreislauf des Zusatzstoffes ausserhalb des Generators eingeschaltet werden.-Die notwendige Kapazität einer solchen Anlage richtet sich nach der in der Zeiteinheit dem magnetogasdynamischen Gene- rator zugeführten Schwefelmenge, da verständlicherweise in der gleichen Zelteinheit die gleiche Menge wieder ausgeschieden wer- den muss. Es lassen sich hierbei zwei grundsätzliche Verfahren unterschei- den. Ist die im Brennstoff &nthaltene Schwefelmenge im Verhältnis zur Zusatzmenge gross, dann ist eiszweckmässig, den gesamten zu- rUckgexonnenen Zusatzstoff durch die Aufbereitungsanlage zu sohikken, wobei an die..chemisehe Einheitlichkeit des behandelten und wieder einsatzfähigen Zusatzstoffes keine besonderen Ansprüche ge- stellt werden. Es ist also nicht notwendig, dass absolute Sehwefelreinheit erreicht wird, wodurch sich verhältnismässig einfache An- lagen ergeben. - Ist die im Brennstoff enthaltene Schwefelmenge gering, dann genügt es, nur einen Teil des zurückgewonnenen Zusatzstoffen von Schwefel zu reinigen und das so aufbereitete Materiale dem restlichen Teil vor dem neuerlichen Einbringen in den Generator wieder beizumischen. Die Entnahme des zu reinigenden Teils kann kontinuierlich oder in Chargen erfolgen.
• Die Wirkungsweise einer zweckmässigen Aufbereitungsanlage sei beiapielsweise beschrieben. Dem Arbeitsgas des magnetogasdynamischen Generators werde Pottasche zur Ionisierung zugeführt. Die Einrich- tung zur Absch-sidung des Zusatzstoffes aus den Abgasen liefert die wässrige Losung eines Gemisches von Kalisalzen, aus dem beim Ein- engen Kaliumsülfat ausfällt. Der Niederschlag wird abgetrennt und'' als wässrige Suspension an einem in Ammoniumform vorliegenden festen oderflüssigen Kationenaustauscher aufgezogen. Es resultiert eine Lösung von .vorwiegend Ammonsulfat, das ein wertvollen Nebenprodukt darstellt.@Der Ionenaustauseher wird mit 10%-ige;n Ammoniak regeneriert und das Eluat Kalilauge durch Umsetzen mit Abgas in Pottasche übergeführt, die nun neuerlich dem Arbeitsgas beigemischt werden kann. Der Schwefel fällt in einer gewerblich verwertbaren Form an, z.B. technisch rein, als Schwefelsäure oder als Düngemittel. Der Ertrag dieser .Produkte kommt von den Kosten der Aufbereitungsanlage in Abzug, Ausserdem ist zu berUeksichtigen, dass auch der neü enge- lieferte Zusatzstoff@im allgemeinen vor der Verwendung einer Vorbe- handlung bedarf"; beispielsweise muss Kaliumehlorid restlos ent- chlort werden. Die dazu benötigte Anlage kann durch die Schwefelausscheidung und die .dadurch ermöglichte@liederverwendt@ng des Zu- satzstoffes entsprechend klein und billig ausgeführt werden, wenn sie nur die unvermeidlichen Verluste an Zusatzstoff ersetzen muss. In letzterem Fall kann sogar schwefelhaltiger Zusatzatotf, z.8. Kaliumsulfat, zur Deckung der Verluste zugeführt werden, wenn sich das als wirtschaftlich günstig erweisen sollte, da nach der Rückgewinnung des Zusatzstoffes selbstverständlich auch dieser Schwefel- anteil in der Aufbereitungsanlage entzogen wird. Ferner ist noch zu beachten, dass nunmehr auch stark schwefelhaltige Brennstoffe, die besonders billig erhältlich sind, bedenkenlos verwendet werden können. Neben den gesundheitlichen Notwendigkeiten sprechen noch gewichtige andere,-korrosionstechnische Vorteile für die Aufberei- tung des zurUekgewonnenen Zusatzstoffes. Auch ist zu bemerke-, dass durch die Bindung des Schwefeldioxydes keine Hochkamine ssehr benötigt werden. Hei Berücksichtigung aller genannten Faktoren zeigt sich,-dass die zusättliehe Aufbereitungsanlage sich weit- gehend bezahlt macht, in den meisten Pdllen sogar noch wirtschaftliehe Vorteile brifgt und damit die Kosten des erzeugten Stromes senkt.
• Es ist zweckmässig, gleichzeitig mit dem Schwefel auch noch andere, aus irgendeinem Grunde störende Begleitelemente,@x.H. das korrosive Vanadium, auszuscheiden. Die Möglichkeit hierfür ergibt sich dadurch, dass auch Vanadium durch die Elemente der I. bis III. Gruppe gebunden wird und somit abgezoggn werden kann. Die Beimischung dieser Zusatzstoffe zum Arbeitsgas zwecks ReinhaltWg der Luft wäre selbstverständlich auch bei konventionellen Kraftwerken anwendbar, doch ergibt sich gerade bei magnetogasdynamischen Kraftwerken,, bei denen Zusatzstoffe aus anderen Gründen unerlässlich sind, eine wirtschaftlich tragbare Lösung.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1.@Maguetogasdynamischer Generator mit offenem Kreislauf zur Er- zeugung elektrischer Energie, dessen Arbeitsgas zur Erlangung hoher elektrischer Leitfähigkeit ein beliebiges Element der I. bis III. Gruppe des Periodischen Systems in reiner Foxen oder als Verbindung beigemischt wird, das nach dem Durchströmen des Genera- dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein von Schwefeloxyden im Arbeitsgas der Zusatzstoff zumindest in jener Menge beigemischt wird, die genügt, -ute die---Sehwefeloxyde zu binden. 2. Magnetogaedynamischer Generator nach Anspruch 1 und mit neuerlicher Zuführung des zurückgewonnenen Zusatzstoffes zum Arbeitsgas vor dem Generator, dadurch gekennzeichnet, dass der im-zurUckgewonnenen Zusatzstoff enthaltene Schwefel durch Auf- bereitung des Zusatzstoffes vor seiner neuerlichen Beimischung in das Arbeitsgas zumindest teilweise daraus entfernt wird. . Magnetogasdynarnischer Generator nach. Anspruch 1- und 2, da-durch gekennzeichnet, dass zur Entfernung des Schwefels aus dem zurückgewonnenen Zusatzstoff eine an sich bekannte Aufbereitungsanlage verwendet wird. 4.. Magnetogasdynamischer Generator nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil des zurückgewonnenen Zusatzstoffes aufbereitet und dem restlichen Teil vor dem neuerlichen Einbringen in den Generator wieder beigemischt wird.