DE19637727A1

DE19637727A1 - Process for the catalytic combustion of a fossil fuel in an incinerator and arrangement for carrying out this process

Info

Publication number: DE19637727A1
Application number: DE1996137727
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Chem Dr Hums
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-09-16
Filing date: 1996-09-16
Publication date: 1998-03-19
Also published as: EP0925474A1; JP2001500603A; WO1998012479A1

Abstract

Undesirable nitric oxides are produced during the combustion of a fossil energy carrier in an incinerator (1). The generation of these nitric oxides increases superproportionally to the temperature in the incinerator (1). According to the invention, in order to reduce the generation of nitric oxides, the fuel (46) together with oxygen or fresh air (44) is brought into contact with an oxidation catalyst (36). In addition to titanium dioxide in the rutile modification, the catalyst material used contains a doping material which comprises at least one of the elements with atomic numbers between 38 and 72 of the periodic system of elements and additionally or alternatively at least one of the elements of the third sub-group of the periodic system, such as scandium, yttrium or lanthanum. The catalytic activity (A) can be adjusted by means of the oxygen content (V) of the gas mixture (44, 46) supplied.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur katalyti schen Verbrennung eines fossilen Brennstoffs in einer Ver brennungsanlage, insbesondere in einer Gasturbinenbrennkam mer, bei dem ein Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch oder ein Brennstoff-Frischluft -Gemisch mit überstöchiometrischem Sau erstoffanteil mit einem Oxidationskatalysator kontaktiert wird. Sie bezieht sich auch auf eine Anordnung zur Durchfüh rung des Verfahrens.The invention relates to a method for catalytic combustion of a fossil fuel in a ver incinerator, especially in a gas turbine combustor mer, in which a fuel-oxygen mixture or a Fuel-fresh air mixture with over-stoichiometric sow Contacted material with an oxidation catalyst becomes. It also relates to an arrangement for implementation procedure.

Bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern bilden sich stets unerwünschte Stickoxide. Ihre Bildungsrate steigt über proportional mit der bei der Verbrennung herrschenden Tempe ratur. Der Verminderung der Bildung durch Primärmaßnahmen, wie z. B. der Absenkung der Flammtemperatur oder der Verbren nung mit reinem Sauerstoff statt mit Frischluft, sind enge technische oder/und kostenmäßige Grenzen gesetzt.When burning fossil fuels, they form always undesirable nitrogen oxides. Your education rate is over proportional to the temperature prevailing during combustion maturity. The reduction of education through primary measures, such as B. lowering the flame temperature or burning with pure oxygen instead of fresh air are tight technical and / or cost-related limits.

Zur nachträglichen Verminderung des Anteils der Stickoxide in den Verbrennungsabgasen von Verbrennungsanlagen haben sich als sogenannte Sekundärmaßnahmen DeNOx-Anlagen durchgesetzt. In diesen DeNOx-Anlagen werden die Stickoxide mit Hilfe von DeNOx-Katalysatoren in Gegenwart eines zugemischten Reduk tionsmittels - im Kraftwerksbereich ist dies Ammoniak (NH₃) - zu harmlosem Stickstoff (N₂) und zu Wasser (H₂O) reduziert. Es ist aber eine Eigenart dieser DeNOx-Anlagen, daß sie einen deutlichen Druckabfall im Abgaskanal erzeugen, welcher den Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerkes minimiert. Darüber hinaus müssen ihnen permanent beachtliche Mengen an Reduktionsmittel zugeführt werden. Diese zusätzlichen Betriebskosten sowie die Baukosten dieser recht volumenösen DeNOx-Anlagen verteuern den Preis je erzeugter Kilowattstunde Elektrizität nicht un erheblich.For the subsequent reduction of the proportion of nitrogen oxides in the combustion exhaust gases from incinerators DeNOx systems implemented as so-called secondary measures. In these DeNOx plants, the nitrogen oxides are DeNOx catalysts in the presence of an admixed reduc tion medium - in the power plant sector this is ammonia (NH₃) - too harmless nitrogen (N₂) and reduced to water (H₂O). But it is a peculiarity of these DeNOx systems that they unite generate significant pressure drop in the exhaust duct, which the Overall efficiency of the power plant minimized. Furthermore they have to use considerable amounts of reducing agent be fed. These additional operating costs as well as the Making construction costs of these rather voluminous DeNOx systems more expensive not the price per kilowatt hour of electricity generated considerably.

Es ist auch schon bekannt, daß katalytische Brennkammern, die den Brennstoff flammlos verbrennen, bei tieferen Temperaturen arbeiten können. In ihnen werden daher von vorneherein weni ger Stickoxide erzeugt als bei konventionellen Brennkammern mit ihren recht heißen Flammen. Katalytische Brennkammern ha ben jedoch die Eigenschaft, daß ihre katalytische Aktivität mit der Temperatur ansteigt. Dies führt leicht zu örtlichen Überhitzungen des Katalysators, durch die vermehrt Stickoxide gebildet werden. Solche lokalen Überhitzungen können auch zur Zerstörung des Katalysators führen.It is also known that catalytic combustion chambers that burn the fuel flameless at lower temperatures can work. In them, therefore, there are few from the start ger Nitrogen oxides generated than in conventional combustion chambers with their rather hot flames. Catalytic combustion chambers ha but have the property that their catalytic activity increases with temperature. This easily leads to local ones Overheating of the catalyst, due to the increased nitrogen oxides be formed. Such local overheating can also cause Destruction of the catalyst.

Durch die EP 0 576 697 A1 ist es bereits bekannt, einen Brennraum für Gasturbinen sowohl mit Vormischbrennkammern als auch mit katalytischen Brennkammern auszurüsten. Dabei befin den sich die Vormischbrennkammern neben den katalytischen Brennkammern, so daß die heißen Flammen der Vormischbrenn kammern nicht direkt auf die katalytischen Oberflächen der katalytischen Brennkammern auftreffen können. Diese sind so vor unmittelbarer Überhitzung durch die Flammen der Vormisch brennkammern geschützt. Zur Vorheizung sind die katalytischen Brennkammern mit einer Abgasrückführung versehen, wobei das Abgas aus dem Brennraum über eine Art Strahlpumpe mit der Frischluft vermischt die katalytischen Brennkammern durch strömt und diese vorwärmt, ohne sie zu überhitzen. Diese Kon struktion löst jedoch nicht das Problem, daß sich die kataly tischen Oberflächen bei der Inbetriebnahme der katalytischen Brennkammer weiter aufheizen, dabei ihre katalytische Aktivi tät weiter steigern, wobei sich schließlich der überwiegende Anteil des Stoffumsatzes bei der Oxidation auf verhältnis mäßig kleine Areale konzentriert, die sich dadurch weiter er hitzen und dabei katalytisch noch aktiver werden. Dies kann nicht nur dazu führen, daß sich diese Areale des Katalysators bis zur Selbstzerstörung aufheizen, sondern dies führt auch dazu, daß in diesen Arealen die Temperatur, bei der die Oxi dation stattfindet, höher ansteigt, als unbedingt notwendig. Daher werden vermehrt Stickoxide gebildet.EP 0 576 697 A1 already discloses a Combustion chamber for gas turbines with both premix combustion chambers and also to be equipped with catalytic combustion chambers. Thereby which the premix combustion chambers are next to the catalytic ones Combustion chambers so that the hot flames of the premix burn do not chamber directly on the catalytic surfaces of the can hit catalytic combustion chambers. These are like that before overheating by the flame of the premix combustion chambers protected. For preheating are the catalytic ones Provide combustion chambers with an exhaust gas recirculation, the Exhaust gas from the combustion chamber via a kind of jet pump with the Fresh air mixes through the catalytic combustion chambers flows and preheats them without overheating them. This con However, the structure does not solve the problem that the cataly table surfaces when commissioning the catalytic Continue to heat up the combustion chamber, thereby increasing its catalytic activity further increase activity, whereby ultimately the predominant Proportion of material turnover in the oxidation on ratio moderately small areas that are further concentrated heat and become even more catalytically active. This can not only cause these areas of the catalyst heat up to self-destruction, but this also leads to the fact that in these areas the temperature at which the oxi dation takes place, rises higher than absolutely necessary. Therefore nitrogen oxides are increasingly formed.

Durch die US-A 4,040,252 ist eine Brennkammeranordnung für Gasturbinen bekannt, bei der in Strömungsrichtung der Gase hinter einer konventionellen Brennkammer Oxidationskatalysa toren angeordnet sind. Diese Brennkammeranordnung wird kon ventionell mit der konventionellen Brennkammer, d. h. mit Flamme angefahren, wobei die heiße Flamme der konventionellen Brennkammer durch die katalytischen Oberflächen strömt und diese aufheizt. Dies kann bereits beim Anfahren zur Überhit zung der katalytischen Oberflächen und zu deren Zerstörung führen. Nur wenn nach Aufheizung der katalytischen Oberflä chen durch die heiße Flamme der konventionellen Brennkammer deren Flamme bei nunmehr sehr mager eingestelltem Brennstoff- Luftgemisch erlischt, gibt es bei dieser Ausführung einen schmalen Leistungsbereich, in dem mit der immissionsgünstige ren flammlosen katalytischen Verbrennung gearbeitet werden kann. Aber auch hier besteht die Gefahr, daß es im Katalysa tor - wegen der Zunahme der katalytischen Aktivität mit der Temperatur - lokal zu heißeren und damit katalytisch aktive ren und sich dadurch weiter aufheizenden Zonen kommt. In die sen Zonen können Temperaturen erreicht werden, die einerseits den Katalysator zerstören und die andererseits die vermehrte Bildung von Stickoxiden zur Folge haben.Through the US-A 4,040,252 is a combustion chamber arrangement for Gas turbines known in the direction of flow of the gases oxidation catalytic converter behind a conventional combustion chamber gates are arranged. This combustion chamber arrangement is kon conventional with the conventional combustion chamber, d. H. With Flame approached, the hot flame of the conventional Combustion chamber flows through the catalytic surfaces and this heats up. This can already happen when you start overheating of the catalytic surfaces and their destruction to lead. Only if after heating the catalytic surface by the hot flame of the conventional combustion chamber whose flame with the fuel now very lean Air mixture disappears, there is one in this version narrow performance range in which with the low-emission flameless catalytic combustion can. But here too there is a risk that it is in the catalytic converter gate - because of the increase in catalytic activity with the Temperature - locally hotter and therefore catalytically active zones and thereby heating up. In the Temperatures can be reached in these zones, on the one hand destroy the catalyst and the other the increased Form nitrogen oxides.

Die gleichen Probleme, die anhand der US-A 4,040,252 geschil dert wurden, ergeben sich auch für einen Brennkammeraufbau, der in der US-A-3,943,705 offenbart ist. Auch hier ist ein Oxidationskatalysator in Strömungsrichtung der Brenngase hin ter einer Vielzahl kleinerer konventioneller Brennkammern an geordnet. Auch hier besteht die Gefahr der Überhitzung des Oxidationskatalysators durch die heißen Abgase der konven tionellen Brennkammern, und auch hier kann es bei rein kata lytischem Betrieb innerhalb des Katalysators zu örtlichen Überhitzungen kommen, indem sich diese heißeren Zonen des Ka talysators noch weiter aufheizen mit den bereits genannten negativen Folgen.The same problems that have been solved based on US-A 4,040,252 changed, also arise for a combustion chamber structure, which is disclosed in US-A-3,943,705. Here is one too Oxidation catalyst in the direction of flow of the fuel gases a variety of smaller conventional combustion chambers orderly. Here too there is a risk of overheating Oxidation catalyst through the hot exhaust gases from the conv tional combustion chambers, and here too there can be purely kata lytic operation within the catalyst to local Overheating comes from these hot zones of the Ka heat up the talysators even further with the ones already mentioned negative consequences.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und An ordnung anzugeben, um den Anteil der Stickoxide im Verbren nungsabgas einer Verbrennungsanlage durch Primärmaßnahmen, d. h. durch flammlose katalytische Oxidation des Brennstoff-Sau erstoff- oder Brennstoff-Luft-Gemisches, so weit wie möglich abzusenken und dabei lokale Überhitzungen im Bereich des Ka talysators sowohl zum Schutz des Katalysators selbst als auch zur Minimierung der Stickoxidproduktion zu vermeiden.The invention is based, task and method order to indicate the proportion of nitrogen oxides in combustion waste gas from an incineration plant through primary measures, d. H. through flameless catalytic oxidation of the fuel sow material or fuel-air mixture, as far as possible lower and thereby local overheating in the area of the Ka talysators both to protect the catalyst itself and to minimize nitrogen oxide production.

Die oben genannte Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens er findungsgemäß dadurch gelöst, daß das Brennstoff-Sauerstoff- Gemisch oder das Brennstoff-Frischluft-Gemisch mit überstöchiometrischem Sauerstoffanteil mit einem Oxidations katalysator kontaktiert wird, dessen katalytisch aktives Ma terial Titanoxid in der Rutilmodifikation enthält.The above task is related to the process solved according to the invention in that the fuel-oxygen Mixture or the fuel-fresh air mixture with hyperstoichiometric oxygen content with an oxidation catalyst is contacted, the catalytically active Ma contains titanium oxide in the rutile modification.

Dies hat zur Folge, daß die Temperatur in der Brennkammer der Verbrennungsanlage durch bloße Regelung der Brennstoffrate im Sauerstoff-Inertgasgemisch oder in der Frischluftmenge auf die aus werkstofftechnischen Gründen derzeit maximal zuläs sige Gasturbineneintrittstemperatur eingestellt werden kann. Das heißt, die Temperatur kann auf diese Weise stets deutlich unter der sonst üblichen Flammtemperatur gehalten werden. Durch diese Primärmaßnahme wird die temperaturabhängige Bil dungsrate der Stickoxide deutlich abgesenkt. Darüber hinaus werden durch die begrenzbare katalytische Aktivität des Kata lysators etwaige lokale Überhitzungen vermieden. Dies dient sowohl dem Schutz des Katalysators vor Überhitzung, als auch der Begrenzung der Bildung von Stickoxiden.As a result, the temperature in the combustion chamber of the Incinerator by simply regulating the fuel rate in the Oxygen-inert gas mixture or in the amount of fresh air which is currently permissible for material-technical reasons sige gas turbine inlet temperature can be adjusted. This means that the temperature can always be clear in this way be kept below the usual flame temperature. Through this primary measure, the temperature-dependent Bil rate of nitrogen oxide reduction significantly. Furthermore are limited by the catalytic activity of the Kata possible local overheating avoided. This serves protecting the catalyst from overheating as well limiting the formation of nitrogen oxides.

Bezüglich der Anordnung wird die obengenannte Aufgabe erfin dungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gasweg für ein Brennstoff- Sauerstoff-Gemisch oder ein Brennstoff-Frischluft-Gemisch vorgesehen ist, und daß im Gasweg ein Oxidationskatalysator eingebaut ist, dessen katalytisch aktives Material Titanoxid (TiO₂) in der Rutilmodifikation enthält.With regard to the arrangement, the above-mentioned object is invented solved according to the invention in that a gas path for a fuel Oxygen mixture or a fuel-fresh air mixture is provided, and that in the gas path an oxidation catalyst built in, the catalytically active material titanium oxide Contains (TiO₂) in the rutile modification.

Titanoxid in der Rutilmodifikation katalysiert im hier inter essierenden Temperaturbereich von 1000 bis 1400°C die Oxida tion von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die katalytische Aktivität dieses Oxidationskatalysators nicht, wie sonst üblich, von der Menge eines katalytisch aktiven Elementes - wie etwa bei Platinkatalysatoren von den Anteilen an Platin - abhängt, sondern daß die katalytische Aktivität von der Dichte der Sauerstoffdefektstellen im Kristallgitter abhängt. Diese Dichte der Sauerstoffdefektstellen ist materialbedingt nach oben hin begrenzt und darüber hinaus durch den lokal und mo mentan vorhandenen Sauerstoffgehalt oder Sauerstoffpartial druck und durch die Temperatur beeinflußbar.Titanium oxide in the rutile modification catalyzes in the inter temperature range from 1000 to 1400 ° C the oxida tion of hydrocarbons with oxygen. The invention is based on the knowledge that catalytic activity this oxidation catalyst is not, as is customary, of the amount of a catalytically active element - such as in Platinum catalysts depends on the proportions of platinum, but that the catalytic activity depends on the density of the Oxygen defects in the crystal lattice depends. This The density of the oxygen defects is dependent on the material limited at the top and beyond by the local and mo mentally present or partial oxygen pressure and can be influenced by the temperature.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Katalysatormaterial außer Titanoxid in der Rutilmodifi kation auch noch mindestens einen Dotierungsstoff enthalten, der aus der Verbindung der Elemente der Ordnungszahlen 58 (Cer) bis 72 (Tantal) sowie zusätzlich oder alternativ aus der Verbindung der Elemente der 3. Nebengruppe des Periodi schen Systems, wie Scandiuin (Sc), Yttrium (Y) oder Lanthan (La), besteht. Dabei sollte sich die Menge aller Dotierungs stoffe zu Titanoxid wie 30 bis 0 Gew.-% zu 70 bis 100 Gew.-% verhalten. Mit dieser Dotierung des Titanoxids läßt sich so wohl die katalytische Aktivität günstig beeinflussen als auch einer vorzeitigen Materialermüdung im Temperaturbereich von 1000-1400°C vorbeugen. Diese Ermüdung würde sich durch einen Verlust an spezifischer Oberfläche anzeigen.In a particularly advantageous development of the invention, in addition to titanium oxide in the rutile modification, the catalyst material can also contain at least one dopant which consists of the combination of the elements of atomic numbers 58 (cerium) to 72 (tantalum) and additionally or alternatively of the combination of the elements of FIG. 3 Subgroup of the periodic system, such as scandiuin (Sc), yttrium (Y) or lanthanum (La). The amount of all dopants to titanium oxide should behave as 30 to 0% by weight to 70 to 100% by weight. With this doping of the titanium oxide, the catalytic activity can be influenced favorably, as can premature material fatigue in the temperature range of 1000-1400 ° C. This fatigue would be indicated by a loss of specific surface.

Die Thermoschockempfindlichkeit des Oxidationskatalysators läßt sich deutlich steigern, wenn in zweckmäßiger Weiterbil dung dem Katalysatormaterial als weiterer Dotierungsstoff ein Metall, wie insbesondere Zirkon (Zr), Cer (Ce) oder Hafnium (Hf), in der Fluoritstruktur zugesetzt ist. The thermal shock sensitivity of the oxidation catalytic converter can be increased significantly if in a convenient further development the catalyst material as a further dopant Metal, such as in particular zircon (Zr), cerium (Ce) or hafnium (Hf) in which fluorite structure is added.

Anzumerken ist noch, daß die hier beschriebene katalytische Verbrennung eine Verbrennung des fossilen Brennstoffs mit Hilfe eines Brenners unterstützen kann. Für diesen Fall ist dann vorgesehen, daß der Oxidationskatalysator einer herkömm lichen Brennkammer, beispielsweise einer Vormischbrennkammer oder einer Diffusionsbrennkammer bei einer Turbine, zugeord net ist.It should also be noted that the catalytic described here Combustion involves burning the fossil fuel Can help with the help of a burner. For this case then provided that the oxidation catalyst of a conventional union chamber, for example a premix combustion chamber or a diffusion combustion chamber in a turbine is not.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü chen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments are in the subclaims Chen marked.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are based on the figures explained. Show it:

Fig. 1 eine Gasturbine mit teilweise aufgebrochener Brenn kammer, Fig. 1 shows a gas turbine with a partially broken-combustion chamber,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Katalysatorele ments der Fig. 1 und Fig. 2 is a perspective view of a catalyst element of FIGS . 1 and

Fig. 3 ein Diagramm, in dem die katalytische Aktivität A des Katalysators in Abhängigkeit vom Sauerstoffge halt V in Volumenprozent aufgetragen ist. Fig. 3 is a diagram in which the catalytic activity A of the catalyst is plotted as a function of the oxygen content V in volume percent.

In der schaubildlichen Darstellung der Fig. 1 erkennt man eine große Gasturbine 1, wie sie in einem Gasturbinenkraft werk sowie in einem Gas- und Dampfturbinenkraftwerk zum An trieb eines Generators verwendet wird. Eine solche Gasturbine 1 hat üblicherweise eine Leistung von einigen 100 MW. Die dargestellte Gasturbine 1 umfaßt einen Frischluftverdichter 4 und eine Abgasturbine 8, die auf einer gemeinsamen Welle 6 gelagert sind. Die Welle 6 ist auf der Seite des Frischluft verdichters 4 an einem hier nur angedeuteten Generator 2 an gekuppelt. Zwischen dem Frischluftverdichter 4 und der Ab gasturbine 8 sind an einem Zwischenteil 10 zwei radial ange ordnete Brennkammern 12 und 14 zu erkennen. In jede der bei den Brennkammern 12, 14 münden im Ausführungsbeispiel je zwei Brennstoffzuführungsleitungen 16, 18 bzw. 20, 22. In the diagrammatic illustration of FIG. 1 can be seen a large gas turbine 1, as a gas turbine power plant in and operating in a gas and steam turbine power station for turning on a generator is used. Such a gas turbine 1 usually has an output of a few 100 MW. The gas turbine 1 shown comprises a fresh air compressor 4 and an exhaust gas turbine 8 , which are mounted on a common shaft 6 . The shaft 6 is coupled on the side of the fresh air compressor 4 to a generator 2 only indicated here. Between the fresh air compressor 4 and the gas turbine From 8 two radially arranged combustion chambers 12 and 14 can be seen at an intermediate part 10 . In the exemplary embodiment, two fuel feed lines 16 , 18 and 20 , 22 open into each of the combustion chambers 12 , 14 .

In Fig. 1 ist die Brennkammer 14 aufgebrochen dargestellt, so daß ihr Aufbau zu erkennen ist. Die Brennkammer 14 enthält einen zentrisch angeordneten inneren Brennraum 24 innerhalb einer zylindrisch-konischen Wand 40. Das Brennkammergehäuse ist mit 26 bezeichnet. Der Zwischenraum 28 zwischen dem Brennkammergehäuse 26 und der Wand 40 des inneren Brennraums 24 dient als (im Querschnitt ringförmiger) Strömungskanal für die vom Frischluftverdichter 4 kommende verdichtete Frisch luft. Jeweils an dem dem Zentrum der Gasturbine 1 abgewandten Ende der Brennkammer 12, 14 sind die beiden Brennstoffzufüh rungsleitungen 16, 18 bzw. 20, 22 angeschlossen. Die Leitun gen 20, 22 münden in je eine Gasausströmdüse 30 bzw. 32, die in den an diesem Ende der Brennkammer 14 offenen Brennraum 24 hineinragen. Den beiden Gasausströmdüsen 30, 32 ist in Strö mungsrichtung der Gase in einigem Abstand ein den gesamten Querschnitt des Brennraumes 24 ausfüllender Gasdiffusor 34 nachgeschaltet. Diesem folgt in einem vorgegebenen Abstand ein den gesamten Querschnitt des Brennraumes 24 ausfüllender Oxidationskatalysator 36. Dieser besteht im Ausführungsbei spiel aus zwei aufeinander gesetzten Lagen 48, 50 von Kataly satorelementen 38.In Fig. 1, the combustion chamber 14 is shown broken, so that its structure can be seen. The combustion chamber 14 contains a centrally arranged inner combustion chamber 24 within a cylindrical-conical wall 40 . The combustion chamber housing is designated by 26. The space 28 between the combustion chamber housing 26 and the wall 40 of the inner combustion chamber 24 serves as a flow channel (ring-shaped in cross section) for the compressed fresh air coming from the fresh air compressor 4 . Each at the end of the combustion chamber 12 , 14 facing away from the center of the gas turbine 1 , the two fuel supply lines 16 , 18 and 20 , 22 are connected. The lines 20 , 22 open into a gas outlet nozzle 30 or 32 , which protrude into the combustion chamber 24 open at this end of the combustion chamber 14 . The two gas outflow nozzles 30 , 32 are connected in the flow direction of the gases at a certain distance from the entire cross section of the combustion chamber 24 filling gas diffuser 34 . This is followed at a predetermined distance by an oxidation catalytic converter 36 that fills the entire cross section of the combustion chamber 24 . In the exemplary embodiment, this consists of two superimposed layers 48 , 50 of catalyst elements 38 .

Die Wand 40 des Brennraumes 24 ist in Strömungsrichtung hin ter dem Oxidationskatalysator 36 mit keramischen Platten 42, sogenannten Hitzeschildern, ausgekleidet. Bei letzteren ist im Ausführungsbeispiel, ebenso wie bei den Katalysatorelemen ten 38, eine Tragstruktur mit katalytisch aktivem Material beschichtet. An dem dem Zwischenteil 10 zugewandten Ende des Brennraumes 24 ist die hier konische Wand 40 des Brennraumes 24 mit kleinen Öffnungen 43 versehen. Über diese Öffnungen 43 können heiße Brenngase in den Zwischenraum 28 einströmen.The wall 40 of the combustion chamber 24 is lined in the direction of flow towards the oxidation catalyst 36 with ceramic plates 42 , so-called heat shields. In the latter, in the exemplary embodiment, just as in the case of the catalyst elements 38 , a support structure is coated with catalytically active material. At the end of the combustion chamber 24 facing the intermediate part 10 , the conical wall 40 of the combustion chamber 24 here is provided with small openings 43 . Hot fuel gases can flow into the intermediate space 28 via these openings 43 .

Das in Fig. 2 perspektivisch dargestellte Katalysatorelement 38 enthält als Tragstruktur einen keramischen Wabenkörper 39 aus Aluminiumoxid (Al₂O₃). Dieser Wabenkörper 39 könnte aber ebenso gut auch aus Zirkonoxid (ZrO₂) oder aus einer SiO₂/Al₂O₃-Keramik bestehen. Der Wabenkörper 39 hat, wie die Fig. 2 zeigt, durchgehende, zueinander parallele Kanäle 52 von rechteckigem Querschnitt, durch die die vom Gasdiffusor 34 kommenden Gase strömen können. Der Wabenkörper 39 ist an sei ner Oberfläche mit dem katalytisch aktiven Material beschich tet. Dieses Beschichten ist im Ausführungsbeispiel durch Ein tauchen des Wabenkörpers 39 in eine wäßrige Ausschlemmung des katalytisch aktiven Materials und anschließendes Sintern erfolgt. Alternativ ist es auch möglich, das katalytisch ak tive Material alleine zu extrudieren und zu sintern oder mit nicht-katalytischem keramischen Material zu vermischen und aus dieser Mischung den Wabenkörper 39 zu extrudieren und zu sintern. Auch ein Aufwalzen auf eine Tragstruktur und an schließendes Sintern ist möglich.The catalyst element 38 shown in perspective in FIG. 2 contains a ceramic honeycomb body 39 made of aluminum oxide (Al₂O₃) as the supporting structure. This honeycomb body 39 could just as well consist of zirconium oxide (ZrO₂) or an SiO₂ / Al₂O₃ ceramic. The honeycomb body 39 has, as shown in FIG. 2, showing continuous, mutually parallel channels 52 of rectangular cross section, through which can flow coming from the gas diffuser 34 gases. The honeycomb body 39 is coated on its surface with the catalytically active material. This coating is carried out in the exemplary embodiment by immersing the honeycomb body 39 in an aqueous slurry of the catalytically active material and then sintering. Alternatively, it is also possible to extrude and sinter the catalytically active material alone or to mix it with non-catalytic ceramic material and to extrude and sinter the honeycomb body 39 from this mixture. Rolling onto a support structure and subsequent sintering is also possible.

Das verwendete katalytisch aktive Material des Oxidationska talysators 36 besteht im wesentlichen aus Titanoxid (TiO₂) in der Rutilmodifikation. Darüber hinaus sind dem Titanoxid als Dotierungsstoffe temperaturfeste Verbindungen der Elemente mit den Ordnungszahlen 58 (Cer) bis 72 (Tantal) zugemischt. Alternativ oder additiv könnten auch temperaturfeste Verbin dungen von Elementen der 3. Nebengruppe des Periodischen Sy stems der Elemente, wie Scandium (Sc), Yttrium (Y) oder Lanthan (La), beigegeben sein. Diese Elemente haben die Ei genschaft, daß mit ihnen die katalytische Aktivität im inter essierenden Temperaturbereich von 1000 bis 1500°C einge stellt werden kann, wenn mit Mischungsverhältnis sen von Ti tanoxid zu den genannten Dotierungsstoffen von 70 bis 100 Gew.-% zu 30 bis 0 Gew.-% gearbeitet wird.The used catalytically active material of the Oxidationska talysators 36 consists essentially of titanium oxide (TiO₂) in the rutile modification. In addition, the titanium oxide as dopants are admixed with temperature-resistant compounds of the elements with atomic numbers 58 (cerium) to 72 (tantalum). As an alternative or in addition, temperature-resistant connections of elements of subgroup 3 of the periodic system of elements, such as scandium (Sc), yttrium (Y) or lanthanum (La), could also be added. These elements have the property that they can be used to set the catalytic activity in the interesting temperature range from 1000 to 1500 ° C, when with mixing ratios of titanium oxide to the above-mentioned dopants from 70 to 100 wt.% To 30 to 0 wt .-% is worked.

Im Ausführungsbeispiel ist dem katalytisch aktiven Material außer den vorgenannten Dotierungsstoffen noch Zirkonoxid in der Fluoritstruktur in Mengen von 2 Gew.-% zugemischt. Da durch wird die Standfestigkeit des katalytisch aktiven Ma terials, insbesondere bei hohen Temperaturen, bedeutend er höht. Dies hängt damit zusammen, daß sich Zirkonoxid versin terungshemmend auswirkt. Hierdurch wird einer Verkleinerung der katalytisch aktiven Oberfläche, d. h. der Porosität, durch Versintern entgegengewirkt. Ebensogut könnten hierzu aber auch Cer oder Hafnium in der Fluoritstruktur in Mengen von etwa 2 Gew.-% eingesetzt werden.In the exemplary embodiment is the catalytically active material in addition to the aforementioned dopants, zirconium oxide in added to the fluorite structure in amounts of 2% by weight. There is the stability of the catalytically active Ma terials, especially at high temperatures increases. This is due to the fact that zirconium oxide is versin anti-aging effect. This will make a downsizing the catalytically active surface, d. H. porosity, counteracted by sintering. You might as well do this but also cerium or hafnium in the fluorite structure in quantities of about 2% by weight can be used.

Es wurde herausgefunden, daß die katalytische Aktivität A dieses Katalysatormaterials direkt mit der Anzahl der Sau ersoffdefektstellen zusammenhängt. Die Fig. 3 zeigt die An zahl der Sauerstoffdefektstellen im katalytisch aktiven Mate rial, d. h. die katalytische Aktivität A, in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt V im Gas, der in Vol.% angegeben ist. Danach steigt die Zahl der Sauerstoffdefektstellen mit abnehmendem Sauerstoffgehalt V. Dieser Vorgang ist reversibel. Darüber hinaus ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Zahl der Sauerstoffdefektstellen an den herrschenden Sauerstoffgehalt V anpaßt, bei höherer Temperatur größer als bei niedrigerer Temperatur. Somit läßt sich durch bloße Änderung des Sauer stoffgehalts V die katalytische Aktivität A des Oxidationska talysators 36 reversibel beeinflussen. Von besonderer Bedeu tung ist dabei, daß die Anzahl der Sauerstoffdefektstellen und damit die katalytische Aktivität A mit sinkendem Sauer stoffgehalt bis zu einem bestimmten Höchstwert A_o ansteigt und danach etwa konstant bleibt. Das heißt, die katalytische Aktivität A steigt, wie allgemein üblich, zunächst mit der Temperatur an. Dieser Effekt wird noch durch eine Steigerung der Sauerstoffdefektstellen verstärkt, die sich durch den bei der Oxidation sich vermindernden Sauerstoffgehalt ergibt. Aber anders als bei vorbekannten Oxidationskatalysatoren bleibt hier die katalytische Aktivität A konstant, sobald die maximal mögliche Defektstellendichte erreicht ist. Daraus folgt in der Praxis, daß die katalytische Aktivität A so ein gestellt werden kann, daß sie in Strömungsrichtung der Gase infolge der steigenden Temperatur und des abnehmenden Sauer stoffgehalts V ansteigt und dabei einen Maximalwert erreicht, der dann nicht mehr überschritten werden kann. Dadurch ist es nicht mehr möglich, daß - wie bei bekannten Oxidationskataly satoren - durch lokale geringfügige Temperaturschwankungen die geringfügig heißeren Stellen durch eine intensivierte ka eine intensivierte katalytische Reaktion noch heißer werden. Der vorliegende Oxidationskatalysator 36 hat sozusagen eine eingebaute Temperaturbegrenzung.It has been found that the catalytic activity A of this catalyst material is directly related to the number of oxygen defect sites. Fig. 3 shows the number of oxygen defects in the catalytically active material, ie the catalytic activity A, depending on the oxygen content V in the gas, which is given in vol.%. Then the number of oxygen defect sites increases with decreasing oxygen content V. This process is reversible. In addition, the rate at which the number of oxygen defect sites adapts to the prevailing oxygen content V is greater at a higher temperature than at a lower temperature. Thus, by simply changing the oxygen content V, the catalytic activity A of the Oxidationska talysators 36 can be reversibly influenced. Of particular importance is that the number of oxygen defect sites and thus the catalytic activity A increases with decreasing oxygen content up to a certain maximum value A _o and thereafter remains approximately constant. This means that, as is generally customary, the catalytic activity A initially rises with the temperature. This effect is reinforced by an increase in the number of oxygen defects, which results from the reduction in oxygen content during the oxidation. But unlike with known oxidation catalysts, the catalytic activity A remains constant as soon as the maximum possible defect density is reached. It follows in practice that the catalytic activity A can be set so that it increases in the direction of flow of the gases due to the rising temperature and the decreasing oxygen content V and thereby reaches a maximum value which can then no longer be exceeded. As a result, it is no longer possible that - as with known Oxidationskataly catalysts - by slightly local fluctuations in temperature, the slightly hotter spots become even hotter by an intensified ka an intensified catalytic reaction. The present oxidation catalytic converter 36 has a built-in temperature limit , so to speak.

Mit der Begrenzung der Maximaltemperatur wird einerseits der Oxidationskatalysator vor Überhitzung geschützt, andererseits aber auch die Bildungsrate der Stickoxide begrenzt. Allein schon das Fehlen von lokalen Temperaturexzessen im Katalysa torbereich mindert die mittlere Bildungsrate der Stickoxide. Darüber hinaus kann die Bildungsrate der Stickoxide zusätz lich dadurch abgesenkt werden, daß die katalytische Aktivität und damit die Temperatur im Oxidationskatalysator durch ver mehrte Frischluftzufuhr oder verminderte Brennstoffzufuhr auf einen Wert gesenkt wird, der der maximal zulässigen Gasein trittstemperatur in der Verbrennungskraftmaschine angepaßt ist. Dies führt im weiteren dazu, daß eine nachgeschaltete DeNOx-Anlage konventioneller Art sehr viel kleiner ausgeführt werden kann, was sowohl die Installationskosten als auch die Betriebskosten senkt. Durch den damit einhergehenden geringe ren Druckabfall im Abgaskanal der Gasturbine wird so zugleich auch ein höherer Gesamtwirkungsgrad der Kraftwerksanlage er reicht. In extremen Fällen ist es, wie noch gezeigt wird, so gar denkbar, durch die flammlose katalytische Oxidation des fossilen Brennstoffes die nachgeschaltete DeNOx-Anlage gänz lich einzusparen.With the limitation of the maximum temperature, the Oxidation catalyst protected against overheating, on the other hand but also limits the rate of formation of nitrogen oxides. Alone the lack of local temperature excesses in the catalytic converter gate area reduces the average formation rate of nitrogen oxides. In addition, the formation rate of nitrogen oxides can be additional Lich be lowered in that the catalytic activity and thus the temperature in the oxidation catalyst by ver increased fresh air supply or reduced fuel supply a value is reduced which is the maximum permissible gas adjusted temperature in the internal combustion engine is. This further leads to the fact that a downstream DeNOx system of conventional type made much smaller can be what both the installation cost and the Lowers operating costs. Due to the associated small ren pressure drop in the exhaust gas duct of the gas turbine also a higher overall efficiency of the power plant enough. In extreme cases, as will be shown, this is the case even conceivable, through the flameless catalytic oxidation of the fossil fuel complete the downstream DeNOx system save.

Wie erwähnt, ist im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 die Wand 40 des inneren Brennraumes 24 auf der Innenseite in Strö mungsrichtung der Gase hinter dem Oxidationskatalysator 36 mit keramischen Platten oder Brennkammersteinen 42 ausgeklei det. Diese Brennkammersteine 42 sind im Ausführungsbeispiel Tragplatten, speziell Keramikplatten, die oberflächlich eben falls mit dem katalytisch aktiven Material belegt sind. Hierzu wurde eine Pulvermischung des Titanoxids und der ver wendeten Dotierungsstoffe im Flammspritzverfahren auf die Tragstruktur der Brennkammersteine 42 aufgespritzt. Alterna tiv wäre es auch möglich, eine Mischung des Titanoxids mit den gewählten Dotierungsstoffen durch ein Kopräzipitations verfahren aus einer wäßrigen Lösung auszufällen und auf der keramischen Unterlage (Tragstruktur), etwa durch Aufwalzen, aufzutragen und dann auf dieser Unterlage durch Sintern zu befestigen.As mentioned, in the embodiment of FIG. 1, the wall 40 of the inner combustion chamber 24 on the inside in the flow direction of the gases behind the oxidation catalytic converter 36 is coated with ceramic plates or combustion chamber stones 42 . In the exemplary embodiment, these combustion chamber bricks 42 are support plates, especially ceramic plates, which are just superficially covered with the catalytically active material. For this purpose, a powder mixture of the titanium oxide and the dopants used was sprayed onto the supporting structure of the combustion chamber stones 42 in a flame spraying process. Alternatively, it would also be possible to precipitate a mixture of the titanium oxide with the selected dopants by a coprecipitation process from an aqueous solution and to apply it to the ceramic base (supporting structure), for example by rolling, and then to attach it to this base by sintering.

Beim Betrieb der Gasturbine 1 wird vom Frischluftverdichter 4 Frischluft 44 angesaugt, verdichtet und in den Zwischenraum 28 zwischen der Wand 40 des inneren Brennraums 24 und dem Brennkammergehäuse 26 gedrückt. Dies ist durch Pfeile veran schaulicht. Dort kühlt die zuströmende, verdichtete Frisch luft 44 die Wand 40 des inneren Brennraumes 24; sie wird da bei selbst aufgewärmt. Diese Aufwärmung wird noch gesteigert, weil die Wand 40 des inneren Brennraums 24 in Strömungsrich tung hinter dem Oxidationskatalysator 36 die kleinen Öffnun gen 43 enthält, durch die heißes Abgas 47 im Zwischenraum 28 der zuströmenden Frischluft 44 zugemischt wird. Am Kopf der Brennkammer 14 strömt die aufgeheizte, verdichtete Frischluft 44 in den dort offenen Brennraum 24 ein. Sie vermischt sich dort mit dem über die Brennstoffzuführungsleitungen 20, 22 und die Gasausströmdüsen 30, 32 zuströmenden Brenngas 46. Für den Fall optimaler katalytischer Verbrennung wird (durch nicht gezeigte Mittel) dafür gesorgt, daß der Sauerstoffan teil überstöchiometrisch zugeführt wird. Durch den Gasdif fusor 34 wird das Frischluft-Brenngasgemisch 44, 46 gleich mäßig über den gesamten Querschnitt des inneren Brennraumes 24 verteilt. Gleiches geschieht in der Brennkammer 12.When the gas turbine 1 is operating, fresh air 44 is sucked in by the fresh air compressor 4 , compressed and pressed into the intermediate space 28 between the wall 40 of the inner combustion chamber 24 and the combustion chamber housing 26 . This is illustrated by arrows. There, the incoming, compressed fresh air 44 cools the wall 40 of the inner combustion chamber 24 ; it is warmed up by itself. This warming-up is further increased because the wall 40 of the inner combustion chamber 24 in the direction of flow behind the oxidation catalyst 36 contains the small openings 43 through which hot exhaust gas 47 is mixed in the space 28 of the incoming fresh air 44 . At the head of the combustion chamber 14 , the heated, compressed fresh air 44 flows into the combustion chamber 24 which is open there. There it mixes with the fuel gas 46 flowing in via the fuel supply lines 20 , 22 and the gas outflow nozzles 30 , 32 . In the event of optimal catalytic combustion, care is taken (by means not shown) that the oxygen portion is supplied in excess of stoichiometry. Through the Gasdif fusor 34 , the fresh air / fuel gas mixture 44 , 46 is evenly distributed over the entire cross section of the inner combustion chamber 24 . The same happens in the combustion chamber 12 .

Beim Kontakt mit dem durch die Verbrennungswärme auf Betrieb stemperatur aufgeheizten Oxidationskatalysator 36 oxidiert der Sauerstoff das Brenngas 46. Dies geschieht dank der bei 1000 bis 1400°C recht hohen katalytischen Aktivität des Oxi dationskatalysators 36 bereits deutlich unter der Temperatur der Flamme, mit der dasselbe Brennstoff-Luftgemisch 44, 46 sonst verbrennen würde. Und - was besonders wichtig ist - dies geschieht auch bei einem extrem mager eingestellten, sonst nicht mehr zündfähigen, Brennstoff-Luftgemisch 44, 46. Upon contact with the oxidation catalyst 36 heated to operating temperature by the combustion heat, the oxygen oxidizes the fuel gas 46 . This happens thanks to the very high catalytic activity of the oxidation catalytic converter 36 at 1000 to 1400 ° C already well below the temperature of the flame with which the same fuel-air mixture 44 , 46 would otherwise burn. And - what is particularly important - this also happens with an extremely lean fuel / air mixture 44 , 46 that is otherwise no longer ignitable.

Weil die katalytische Aktivität A dieses Oxidationskatalysa tors 36 mit abnehmendem Sauerstoffgehalt ansteigt, ist es dem Betreiber an die Hand gegeben, die Temperatur im Katalysator 36 durch dosierte Zugabe des Brennstoffes 46 und/oder der Frischluft 44 in weiten Grenzen einzustellen. Außerdem muß der Betreiber nicht befürchten, daß der Katalysator 36 beim Arbeiten im oberen Aktivitätsbereich sich überhitzen kann, weil es keinen positiven Rückkopplungseffekt in diesem Be reich mehr mit der Temperatur gibt. D. h. zufällige lokale Temperaturerhöhungen gehen - anders als bei anderen Katalysa toren - ab einer bestimmten oberen Aktivität A_o nicht mit ei ner Steigerung der katalytischen Aktivität A einher; sie schaukeln sich dadurch nicht weiter auf. Dies erlaubt es, weit unter der üblichen Flammtemperatur zu arbeiten, und zwar ohne lokale Temperaturexzesse, und damit läßt sich die primäre Erzeugung von Stickoxiden zuverlässig zu minimieren. Lediglich beim Anfahren einer noch kalten Verbrennungsanlage 1, wenn der Katalysator 36 noch nicht seine Betriebstempera tur erreicht hat, muß an den Gasausströmdüsen 30, 32 Brenn stoff 46 so lange mit Flamme verbrannt werden, bis der Kata lysator 36 seine Betriebstemperatur erreicht hat. Für diese induzierte Verbrennung mit Flamme sind nicht gezeigte her kömmliche Brenner vorgesehen. Sobald die Betriebstemperatur erreicht ist, kann das Brennstoff-Frischluft-Gemisch 44, 46 magerer eingestellt werden, bis die Flamme verlischt und die Oxidation in der geschilderten Weise flammlos bei Temperatu ren deutlich unter der Flammtemperatur erfolgt.Because the catalytic activity A of this oxidation catalyst 36 increases with decreasing oxygen content, it is given to the operator to set the temperature in the catalyst 36 by metered addition of the fuel 46 and / or the fresh air 44 within wide limits. In addition, the operator need not fear that the catalyst 36 may overheat when working in the upper activity range, because there is no longer a positive feedback effect in this region with the temperature. That is, accidental local temperature increases - unlike other catalysts - do not go hand in hand with an increase in catalytic activity A from a certain upper activity A _o ; as a result, they do not rock further. This makes it possible to work far below the usual flame temperature, without local temperature excesses, and the primary generation of nitrogen oxides can thus be reliably minimized. Only when starting a still cold incinerator 1 , if the catalyst 36 has not yet reached its operating temperature, fuel 46 must be burned with flame at the gas outflow nozzles 30 , 32 until the catalyst 36 has reached its operating temperature. Conventional burners, not shown, are provided for this induced flame combustion. As soon as the operating temperature is reached, the fuel-fresh air mixture 44 , 46 can be set leaner until the flame extinguishes and the oxidation takes place in the manner described flame-free at temperatures significantly below the flame temperature.

Um eine optimale Einstellbarkeit der Katalysatortemperatur zu ermöglichen, d. h. um einerseits eine lokale Überhitzung leichter auszuschließen und andererseits auch eine Auskühlung des Katalysatorelementes leichter zu vermeiden, hat es sich als sehr zweckmäßig erwiesen, wenn die spezifische Oberfläche des Katalysatorelementes 39 im Bereich von 1 bis 40 m² pro Gramm liegt. Recht gute Ergebnisse können durch Tränken einer inerten Keramik mit einer spezifischen Oberfläche von 5 m² pro Gramm mit einer wäßrigen Aufschlämmung der katalytischen Substanz erreicht werden. Gute Ergebnisse werden auch durch Kopräzipitieren der Mischung des Titanoxids mit den gewählten Dotierungsstoffen, d. h. dem gemeinsamen Ausfällen der Stoffe aus einer wäßrigen Lösung, erhalten. Dabei kann dieses Ko präzipitat entweder zu Wabenkörpern extrudiert und dann gesintert oder aber auf einer keramischen Unterlage aufge tragen und gemeinsam mit letzterer gesintert werden.In order to enable the catalyst temperature to be optimally adjusted, ie on the one hand to more easily preclude local overheating and on the other hand to avoid cooling of the catalyst element, it has proven to be very expedient if the specific surface area of the catalyst element 39 is in the range from 1 to 40 m 2 per gram. Quite good results can be achieved by soaking an inert ceramic with a specific surface area of 5 m 2 per gram with an aqueous slurry of the catalytic substance. Good results are also obtained by coprecipitating the mixture of the titanium oxide with the selected dopants, that is to say the joint precipitation of the substances from an aqueous solution. This co-precipitate can either be extruded into honeycomb bodies and then sintered or can be carried up on a ceramic base and sintered together with the latter.

Claims

1. A method for the catalytic combustion of a fossil fuel ( 46 ) in an incinerator ( 1 ), in particular in a gas turbine combustion chamber ( 24 ), in which a fuel-oxygen mixture or a fuel-fresh air mixture ( 44 , 46 ) is contacted with a stoichiometric amount of oxygen with an oxidation catalyst ( 36 ), whose catalytically active material contains titanium oxide (TiO₂) in the rutile modification.

2. The method according to claim 1, characterized in that the catalytic activity (A) of the oxidation catalyst ( 36 ) by the locally available oxygen content (V) or by the supply of the fuel ( 46 ) is influenced.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the catalytic combustion supports a burner-induced combustion of the fossil fuel ( 46 ).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the catalytic combustion is preceded by a burner-induced combustion of the fossil fuel ( 46 ).

5. Arrangement for the catalytic combustion of a fossil fuel ( 46 ) in an incinerator ( 1 ), in particular in a gas turbine combustion chamber ( 24 ), in which a gas path ( 24 ) for a fuel-oxygen mixture or a fuel-fresh air mixture ( 44 , 46 ) is provided, characterized in that an oxidation catalyst ( 36 ) is installed in the gas path ( 24 ), whose catalytically active material contains titanium oxide (TiO₂) in the rutile modification.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the oxidation catalyst ( 36 ) is switched in combination with a conventional combustion chamber, such as a premixing combustion chamber or a diffusion combustion chamber.

7. Arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the ka talytically active material of the oxidation catalyst ( 36 ) in addition to titanium oxide (TiO₂) also contains at least one doping substance which consists of at least one thermally stable compound of the elements of atomic numbers 58 (Cer ) to 72 (tantalum) and additionally or alternatively consists of at least one compound of the elements of subgroup 3 of the periodic system of elements, such as scandium (Sc), yttrium (Y) or lanthanum (La), the amounts being of all doping substances to titanium oxide (TiO₂) as 30 to 0 wt .-% behave to 70 to 100 wt .-%.

8. Arrangement according to one of claims 5 to 7, characterized in that the catalytically active material of the oxidation catalyst ( 36 ) as a dopant at least one metal, such as zirconium (Zr), cerium (Ce) and / or hafnium (Hf), in which contains fluorite structure.

9. Arrangement according to one of claims 5 to 8, characterized in that the catalytically active material of the oxidation catalyst ( 36 ) obtained by coprecipitation of its individual components and by subsequent sintering of the mass applied to a support structure ( 38 ) on the support structure ( 38 ) is attached.

10. Arrangement according to one of claims 5 to 8, characterized in that the Ma material for a support structure ( 38 ) with an aqueous slurry on the catalytically active material of the oxidation catalyst ( 36 ) impregnated and then sintered.

11. Arrangement according to one of claims 5 to 8, characterized in that the catalytically active material in the oxidation catalyst ( 36 ) is applied by rolling onto a support structure and then sintered.

12. Arrangement according to one of claims 5 to 8, characterized in that the ka talytically active material of the oxidation catalyst ( 36 ) is brought as a powder mixture by flame spraying on a support structure.

13. Arrangement according to one of claims 9 to 12, characterized in that a ceramic honeycomb body ( 39 ) is provided as the supporting structure.

14. Arrangement according to one of claims 9 to 12, characterized in that as Supporting structure is provided a ceramic plate.

15. Arrangement according to one of claims 9 to 14, characterized in that ceramic material made from one or more of the substances Al₂O₃, ZrO₂ or SiO₂ is provided as the support structure ( 38 ).

16. Arrangement according to one of claims 9 to 15, characterized in that the supporting structure including the catalytically active material is designed as a firing stone ( 42 ).

17. The arrangement according to one of claims 5 to 16, characterized in that the oxidation catalyst ( 36 ) comprises a plurality of catalyst elements ( 38 ) arranged closely next to one another, which in their entirety cover the entire flow cross section of the gas path, preferably the combustion chamber ( 24 ) of a combustion chamber ( 12 , 14 ), fill out.

18. Arrangement according to one of claims 5 to 17, characterized in that in the gas path ( 24 ) several, the entire cross-section layers ( 48 , 50 ) of catalyst elements ( 38 ) are arranged one behind the other in the flow direction.

19. Arrangement according to one of claims 5 to 18, characterized in that in the wall ( 40 ) of the combustion chamber ( 24 ) of a combustion chamber ( 14 ) openings ( 43 ) for admixing part of the hot burned exhaust gases ( 47 ) to the Oxidation catalyst ( 36 ) flow into the fresh air ( 44 ) for the purpose of temperature control of the oxidation catalyst ( 36 ) are provided.

20. Arrangement according to one of claims 5 to 19, characterized in that the specific surface of the oxidation catalyst ( 36 ) is greater than 1 m² / g and less than 40 m² / g.