DE1960423A1

DE1960423A1 - Anlage zur Muellverbrennung

Info

Publication number: DE1960423A1
Application number: DE19691960423
Authority: DE
Inventors: Viktor Dr Rossmaier
Original assignee: AEG Kanis Turbinenfabrik GmbH
Current assignee: Alstom Power Turbinen GmbH
Priority date: 1969-12-02
Filing date: 1969-12-02
Publication date: 1971-07-08

Description

Anlage zur Müllverbrennung Die Erfindung bezieht sich auf eine Müllverbrennungsanlage mit einer Gasturbine.
In den vielen kleinen Städten, in denen in der nächsten Zeit @eine Müllverbrennung notwendig wird, ist es schwierig, eine geeignete Warmeverwertung darzustellen, denn die verhältnismäßig geringen Dampfmengen, die ein kleiner Müllkessel erbringt, lohnen kaum, eine Dampfkraftanlage zu erstellen.
Der Wirkungsgrad solch kleiner Dampfkraftanlagen ist zudem allch zu niedrig, um eine Stromerzeugung auf Kondensationsbast; zu rechtfertigen. Die Verwertung im Gegendruck-Heizbetrieb gelingt nicht immer und ist auch meistens jahreszeitlich begrenzt.
An.sich bietet iich dann für solche kleinen Müllverbrennungsanlagen die Verwendung einer Gasturbine an, die jedoch für kleinere Einheiten meistens nur als Gas turbine für leichtes Heizöl oder für Erdgas wirtschaftlich ist, abgesehen von einigen Fällen, wo auch Schwerölturbinen eingesetzt werden können. Für diese letzteren gilt grundsätzlich derselbe Gedanke.
Nachteilig bei Verwendung von Beichtölturbinen, die sich vor allem durch niedrigen Preis auszeichnen, ist dabei, daß ihr Wirkungsgrad doch verhältnismäßig schlecht und vor allem der Brennstoff teuer ist.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Müllverbrennungsanlage unter Verwendung einer Gasturbine zu schaffen, die es gestattet, auf wirtschaftliche Weise die Müllverbrennungswärme zu verwerten.
Sie wird dadurch gelöst, daß die Abgase einer Gasturbine zu mehrfachen Teilen mit dem heißen Rauchgas hoher Temperatur der Müllverbrennung gemischt werden, daß mittels des so entstandenen heißen Mischgases erheblich niedrigerer Temperatur die verdichtete, heruntergekuhlte Verbrennungsluft der Gasturbine eine Zwischenerwärmung erhält, so daß das Mischgas mit niedriger Temperatur durch einen Elektrofilter geleitet und an die Atmosphäre abgelassen werden kann.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung zur Durchführung der Müllverbrennung besteht darin, daß für die Zwischenerwärmung der Verbrennungsluft der Gas turbine ein dem Feuerraum des Nüllverbrennungsofens nachgeschalteter Wärmetauscher vorgesehen ist.
Dabei ist es günstig, wenn der Müllverbrennungsofen als bauliche Einheit aus dem Feuerraum und dem diesem nachgeschalteten Wärmetauscher in Form eines Luftkessels ausgebildet ist.
Eine weitere Verbesserung kann dadurch erzielt werden, daß zur Verwertung der Wärme des restlichen Turbinenabgases ein Abhitzekessel dient, der Teil einer Hilfsdampfkraftanlage ist, in der der erzeugte Dampf in einer Hilfsdampfturbine auf Luftkondensation abgearbeitet wird.
Hierbei kann die Hilfsturbine vorteilhaft mit zum Antrieb des Kompressors dienen.
In günstiger Weise werden dabei die Temperaturen beherrscht.
Haben z.B. die Rauchgase der Müllverbrennung eine Temperatur von etwa 1000° C und werden diesen zu etwa 7 bis 8 Teilen die Abgase der Gasturbine von 45Q0 - 500 C beigemischt, so tritt das Mischgas mit der mit nicht zu teuren Werkstoffen beherrschbaren Temperatur von 500° - 550° C in den Müllwärmetauscher ein. Die Austrittstemperatur wird dann zweckmäßig auf etwa 2000 C eingeregelt, so daß das Mischgas anschließend in einem Elektrofilter gereinigt werden kann, ehe es in die atmosphärische Iiuft abgelassen wird.
Weiter ergibt sich eine gute Regelmöglichkeit bei der Verbrennung des Mülls, wenn als Verbrennungsluft eine Mischung des restlichen Turbinenabgases mit von einem Gebläse gelieferter Frischluft verwendet wird.
Anhand der Zeichnung wird nun die erfindungsgemäße Anordnung beschrieben und ihre Wirkungsweise erläutert.
In der Figur der Zeichnung ist eine Müllverbrennungsanlage dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus dem Müllverbrennungsofen 7 in Form eines Duftkessels mit Verbrennungsraum 11 und nachgeschaltetem Wärmetauscher 9 und aus der Gasturbine 1, die durch den Turbinenteil 5 mit vorgeschalteter Brennkammer 2 und den Kompressorteil 3 gebildet wird.
Die in einem Speisewasservorwärmer 6 teilweise heruntergekühlte Verbrennungsluft der Gasturbine wird in den Wärmetauscher 9 geleitet, in dem sie durch die Mischung der heißen Müllrauchgase und des Turbinenabgases erhitzt wird, ehe sie in die Brennkammer der Gasturbine gelangt.
Die Herunterkühlung der komprimierten Luft, deren Temperatur etwa 3000 C beträgt, ist zweckmäßig und zum Teil erforderlich, um eine genügende Abkühlung des Rauchgases zu erzielen. Durch die Zufügung von Turbinenabgas von etwa 450° - 500° C zu etwa 7 bis 8 Teilen zu dem heißen Rauchgas von etwa 10000 C wird eine Mischtemperatur von etwa 5000 - 5500 C erhalten, die durch den Wärmetauscher auf ca 2000 C weiter abgesenkt werden muß, damit man das Mischgas durch einen normal gebräuchlichen Elektrofilter leiten kann. Dazu ist eine Eintrittstemperatur der komprimierten Luft in den Wärmetauscher von etwa 1500 a erforderlich.
Die Preßluft weiter abzukühlen verbietet sich aus Korrosionsgründen, da dann die Rauchgase die Rohrbündel des Wärme tauschers angreifen würden.
Der kleine, vom restlichen Turbinenabgas beauBschlagte Abhitzekessel 15 könnte dann etwa leicht überhitzten Dampf von beispielsweise 4 ata abgeben, der in einer kleinen Hilfsturbine 8 auf Luftkondensation abgearbeitet wird und dann im Kreislauf herumgeht. Letzterer weist außer der Hilfsturbine, dem Abhitzekessel und dem Speisewasservorwärmer noch einen Luftkondensator 10, einen Speisewasserbehälter 12 mit Entgaser 13, eine Speisepumpe 14 und einen dem Abhitzekessel nachgeschalteten überhitzer 16 auf, in welchem der Dampf weiter überhitzt wird. Das relativ kalte Turbinenabgas, das vom Abhitzekessel kommt, kann dann noch mit von einem Gebläse 17 gelieferter Frischluft je nach Bedarf so gemischt werden, daß sich zur Verbrennung des Mülls z,B. je nach dessen Feuchtigkeitsgehalt die gewünschte \rerbrennungsluft;temperatur einstellen läßt. Dazu sind noch Drosselorgane 18 vorgesehen.
Der zur Stromerzeugung dienende Generator 19 ist über ein Getriebe 20 an den Maschinensatz 1, 8 angekuppelt.
Durch die Vorwärmung der Verbrennungsluft für die Gasturbine im Müllkessel tritt eine erhebliche Einsparung an teurem Brennstoff ein. Weiter wird die Nutzleistung der Gasturbine wegen Antrieb des Kompressors durch die Hilfs-Dampfturbine beträchtlich gesteigert. Eine Zusatzfeuerung 21 im Turbinenabgasstrom, die z.B. auch für die Verwertung von Altöl herangezogen werden kann, ist eine weitere Verbesserungsmöglichkeit. Mit ihr kann der schwankende Heizwert des Mülls ausgeglichen werden.
Durch die Verwertung der Turbinenabgaswärme und der Müllverbrennungswärme kann ein Gesamtwirkungsgrad bei der auf die geschilderte Weise erfolgenden Energieerzeugung von 40 °h erreicht werden, so daß sich aus wirtschaftlichen Gründen der Anlagenaufwand rechtfertigt.
Dabei ist die Gasturbine ein Standardmodell und deshalb relativ billig. Das Gleiche gilt auch für die Hilfsturbine.
Das Elektrofilter muß natürlich für eine beträchtliche Gasmenge ausgelegt werden. Weil aber in solchen kleinen Anlagen die Grundausrüstung des Elektrofilters den Hauptteil der Kosten ausmacht, ist die Erhöhung der Durchsatzmenge durch das Turbinenabgas kaum von Bedeutung.
6 Seiten Beschreibung 9 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen mit 1 Figur

Claims

Patent ans rüche 0Verfahren zum Betrieb einer Müllverbrennungsanlage unter Verwendung einer Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Gasturbine (5) zu mehrfachen Teilen mit dem heißen Rauchgas hoher Temperatur der Müllverbrennung gemischt werden, daß mittels des so entstandenen heißen Mischgases erheblich niedrigerer Temperatur die verdichtete, heruntergekühlte Verbrennungsluft der Gasturbine eine Zwischenerwärmung erhält, so daß das Mischgas mit niedriger Temperatur durch einen Elektrofilter (4) geleitet und an die Atmosphäre abgelassen werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Müllverbrennung mit aus dem restlichen Turbinenabgas und Frischluft gemischter Verbrennungsluft erfolgt, wobei der Abgasanteil vorher in' einem Abhitzekessel (15), in dem überhitzter Dampf erzeugt wird, seine Restwärme zum großen Teil abgibt.
3. Müllverbrennungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zwischenerwärmung der Verbrennungsluft der Gas turbine ein dem Feuerraum (11) des Müllverbrennungsofens (7) nachgeschalteter Wärmetauscher (9) vorgesehen ist.
4. Müllverbrennungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Müllverbrennungsofen (7) als bauliche Einheit aus dem Feuerraum (11) und dem diesem nachgeschalteten Wärmetauscher (9) in Form eines Luftkessels ausgebildet ist.
5. Müllverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwertung der Wärme des restlichen Turbinenabgases ein Abhitzekessel (15) dient, der Teil einer Hilfsdampfkraftanlage ist, in der der erzeugte Dampf in einer Hilfsdampfturbine (8) auf Luftkondensation abgearbeitet wird.
6. Müllverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsturbine (8) mit zum Antrieb des Eompressors (3) dient.
7. Müllverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Herunterkühlung der verdichteten Verbrennungsluft dienender Wärmetauscher als Speisewasservorwärmer (6) in dem Hilfsdampfkreislauf angeordnet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des zum Müllverbrennungsofen gehenden Abgasstromes mittels einer Zusatzfeuerung (21) je nach dem Heizwert des Mülls einstellbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfeuerung mit Altöl betrieben wird.

L e e r s e i t e