DE2235712A1

DE2235712A1 - PROCESS AND GAS TURBINE FOR ADIABATIC OXIDIZATION OF CARBON FUELS

Info

Publication number: DE2235712A1
Application number: DE19722235712
Authority: DE
Inventors: William C Pfefferle
Original assignee: Engelhard Minerals and Chemicals Corp
Current assignee: BASF Catalysts LLC
Priority date: 1971-07-21
Filing date: 1972-07-20
Publication date: 1973-02-01
Also published as: FR2146433B1; DE2235712C2; SE7714927L; SE431669B; IT965920B; JPS5236294B1; FR2146433A1

Description

Die Erfindung betrifft ein "Verfahren zum Erzielen einer im wesentlichen adiabatisOhen Daueroxydation von dampfförmigen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen in innigem Gemisch mit Luft unter Bedingungen, unter denen ein Produkt entsteht, das verhältnismässig arm an die Luf-t verunreinigenden Bestandteilen, besonders Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden, ist, und bei dem eine praktisch vollständige Verbrennung des Brennstoffs in dem vorteilhaften Temperaturbereich von etwa 815 Ms 1650° G stattfindet, Das Oxydationssystem gemäss der Erfindung macht von einer kätalytischen Verbrennungszone bei gesteuerten Gaszuführungsgeschv/indigkeiten und Verhältnissen von Brennstoff su Luft Gebrauch^ der eine weitere Verbrennungssone nachgeschaltet ist, in der das innige Gemisch eine weitere Verbrennung unter iia wesentlichen nieht-katalytischen oder tiierraisch induzier ten Gasphasenoxydationsbedingungen erfährt. Das Abgas aus dem Systea kann verwendet werden, uhj . The invention relates to a "method for achieving an im essentially adiabatic permanent oxidation of vaporous, carbonaceous fuels intimately mixed with air under conditions under which a product is created, that is proportionate poor in the air-polluting components, especially carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides, is, and in which a practically complete combustion of the Fuel takes place in the advantageous temperature range of about 815 Ms 1650 ° G, The oxidation system according to the Invention contributes to a catalytic combustion zone controlled gas supply speeds and ratios of fuel su air use ^ of a further combustion zone is downstream, in which the intimate mixture undergoes a further combustion under iia essentially non-catalytic or animal-induced gas phase oxidation conditions. The exhaust gas from the systea can be used, uhj.

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Kraft zu erzeugen, insbesondere durch Hindurchleiten durch einen Gasturbinenmotor, oder um andere Kraftformen oder unterschiedliche Energieformen zu entwickeln, indem z.B. die Hitze der Abgase zur Dampferzeugung ausgenutzt wird.To generate force, in particular by passing through a gas turbine engine, or other forms of force or different ones To develop forms of energy, e.g. by using the heat of the exhaust gases to generate steam.

Von besonderem Interesse ist die Durchführung des Verfahrens in einer Gasturbine, wo der dampfförmige Brennstoff zuerst in Gegenwart von Luft und einem Katalysator in der nachstehend beschriebenen Weise oxydiert wird. Das dabei entstehende Gasgeniisch wird v/eiter in einem freien Raum verbrannt, in dem das Verhältnis von fester Oberfläche zu Gas verhältnisinässig gering ist, um eine im wesentlichen thermisch induzierte Gasphasenreaktion zu erzielen. Vorzugsweise schliesst sich an die thermische Verbrennung noch eine weitere Oxydation der Gase an einem festen Oxydationskatalysator an, der vorteilhaft zwischen den Stufen dex Turbine angeordnet sein kann. Die gasförmigen Oxydationsprodukte werden durch die Turbine geleitet und dann an die Atmosphäre abgeführt. Das Turbinenabgas hat nicht nur einen niedrigen Gehalt an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff) wie es bei Turbinen üblich ist, sondern es v/eist auöserdem auch einen· niedrigen Gehalt an Stickoxiden auf. Da das System eine thermische Oxydationszone aufweist, spricht ee bedeutend schneller auf Änderungen in den Arbeitsbedingungen an, als wenn die ganze Oxydation katalytisch erfolgen würde, und trotzdem behält der Betrieb viele der Vorteile eines nur katalytisch durchgeführten Verfahrens bei. Y/enn hinter der tbermlßchen OxydationsBone noch ein weiterer Katalysator vorgesehen ist, trägt die Anordnung dieses Katalysators zwischen den iurbinenstufen zu einem schnelleren Ansprechen bei und verbessert den Wirkungsgrad der Turbine infolge des Wieciererhitzens zwischen den Stufen. Die Erfindung ermöglicht daher den Batrieb von Turbinen mit hohem Wirkungsgrad und kaum nennenswerter Luftverunreinigung durch unerwünschte Abgasbeotandteile*, und die Brennstoff Oxydation wird so geleitet, daos oie schnell auf Änderungen in den Bedingungen des SystemsOf particular interest is the implementation of the process in a gas turbine, where the vaporous fuel is first in In the presence of air and a catalyst in the manner described below. The resulting gas genius is incinerated in a free space in which the ratio of solid surface to gas is proportionate is low in order to achieve a substantially thermally induced gas phase reaction. Preferably follows the thermal combustion still another oxidation of the gases on a solid oxidation catalyst, which is advantageous can be arranged between the stages dex turbine. The gaseous Oxidation products are passed through the turbine and then discharged to the atmosphere. The turbine exhaust has not just a low carbon monoxide and hydrocarbon content) as is usual with turbines, but also has a low content of nitrogen oxides. There If the system has a thermal oxidation zone, it responds much more quickly to changes in the working conditions as if all of the oxidation were catalytic, and yet the operation retains many of the advantages of one only catalytically carried out process. Y / enn behind the excess oxidation bone is yet another catalyst is provided, the arrangement of this catalytic converter between the turbine stages contributes to a faster response and improves the efficiency of the turbine due to the rocker heating between the steps. The invention therefore enables turbines to be operated with a high degree of efficiency and hardly at all Significant air pollution through undesirable exhaust gas components *, and the fuel oxidation is conducted so daos oie quickly to changes in the conditions of the system

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reagiert. Infolgedessen eignet sich die turbine besonders zum. Antrieb'für Kraftfahrzeuge. Die Ergebnisse sind für die Gesellschaft sehr wichtig, da die wirksame Ausnutzung von Brenn stoffen bei möglichst geringer Verunreinigung der Atmosphäre notwendig ist und im Laufe der Zeit immer kritischer wird.reacted. As a result, the turbine is particularly suitable for. Drive for motor vehicles. The results are very important to society as the effective use of focal substances is necessary with the least possible pollution of the atmosphere and becomes more and more critical over time.

Der Gasturbinenmotor erfreut sich weitverbreit-etor Anwendung als Hauptantrieb für Plugzeuge und ortsfeste Kraftwerke. Man hat auch bereits mit gewissem Erfolg beträchtliche Ana tr en.-, gungen unternommen, um geeignete Turbinenmotoren für Kraftfahrzeuge zu entwickeln. Der Bau von Gasturbinenrnotoren zum Antrieb von Fahrzeugen,- wie Lastkraftwagen und Autobussen, · wird bereits durchgeführt, und in absehbarer Zeit werden solche Motoren wahrscheinlich auch als Hauptantriebsquelle für kleinere Motorfahrzeuge, Wie Personenkraftwagen, verwendet werden. Die Verwendung, von Gasturbinen als Hauptantriebsquel~ Ie für diese Fahrzeuge gestaltet sich sogar noch vorteilhafter, weil eine Technologie entwickelt werden ist, um diese Motoren bei Temperaturen in der Grössenordnüng von etwa 815 bis. 1650 C laufen zu lassen, bei denen der Betrieb mit besonders hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann.The gas turbine engine enjoys widespread use as the main drive for plug-in tools and stationary power plants. Man has also already had considerable anatres with some success. efforts have been made to develop suitable turbine engines for motor vehicles. The construction of gas turbine engines for Driving vehicles - such as trucks and buses, is already being carried out, and in the foreseeable future, such engines are likely to be used as the main source of propulsion for too smaller motor vehicles, such as passenger cars, are used will. The use of gas turbines as the main propulsion source ~ Ie for these vehicles turns out to be even more beneficial because a technology is to be developed to do this Engines at temperatures in the order of magnitude of around 815 until. 1650 C at which operation can be carried out with a particularly high degree of efficiency.

Gasturbinenmotoren sind nicht nur leicht, klein und verhältnismässig frei von Schwingungs- und'Wartungsproblemen, sondern sie haben auch die vorteilhafte Eigenschaft, dass ihre Abgase arm an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen sind. Da.der Brennstoff in Gegenwart eines grossen Luftüberschusses bei Temperaturen verbrannt wird, bei denen eine praktisch vollständige Verbrennung stattfindet, verläuft die Oxydation unter Erzeugung des verhältnismässig unschädlichen Kohlendioxids und Wassers. Jedoch sind Turbinenmotoren und andere Systeme, wie Dampfkessel, in denen die Brennstoffe hauptsächlich in der Flamme oxydiert werden, insofern recht nachteilig, als sie die Atmosphäre mit Stickoxiden verunreinigen. Die Abgase von der Gasturbine enthalten zwar keinen höheren Prozentsatz, anGas turbine engines are not only light, small and proportionate free from vibration and maintenance problems, but they also have the advantageous property that their exhaust gases are low in carbon monoxide and hydrocarbons. Da.der If fuel is burned in the presence of a large excess of air at temperatures at which practically complete combustion takes place, the oxidation is undone Generation of the relatively harmless carbon dioxide and water. However, turbine engines and other systems like steam boilers, in which the fuels are mainly oxidized in the flame, in so far as they are quite detrimental pollute the atmosphere with nitrogen oxides. The exhaust gases from the gas turbine do not contain a higher percentage

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Stickoxiden als beispielsweise die Abgase eines Kolbenmotor:;; jedoch ist die Gesamtmenge der von der Gasturbine an die Atmosphäre abgegebenen Stickoxide schädlicher, v/eil die Abg&smenge der Turbine so gross ist. Die USA-Patentanmeldung Serial No. 142 939 vom 13. Hai 1971 betrifft eine Methode, um dies zu vermeiden, indem die Oxydation des Brennstoffπ unter Bedingungen durchgeführt wird, unter denen nicht nur der Brennstoff wirksam ausgenutzt wird, sondern auch eine nur geringe Verunreinigung der Atmosphäre stattfindet.Nitrogen oxides as, for example, the exhaust gases of a piston engine: ;; however, this is the total amount that is released from the gas turbine to the atmosphere Nitrogen oxides emitted are more harmful, mostly the exhaust volume the turbine is so big. The USA patent application Serial No. 142 939 of Shark 13, 1971 concerns a method to to avoid this by taking the oxidation of the fuel Conditions is carried out under which not only the fuel is effectively used but also little Contamination of the atmosphere takes place.

Zu den Systemen dieser früheren Erfindung gehören diejenigen. bei denen praktisch die gesamte Oxydationsreaktion während des Kontakts des Brennstoff-Luftgemisches mit .einem Katalysator durchgeführt wird. Um eine ausreichende Länge de3 Katalysatorkontakts zu erzielen, muss der Katalysator ein hinreichendes Volumen haben,, damit die gewünschte katalytische Reaktionszeit erreicht wird. Je grosser jedoch das Volumen deo Katalysators wird, desto langer dauert es, bis das System auf Änderungen in den Arbeitsbedingungen anspricht. Wenn z.B. die Temperatur der katalytischen Zone und die Geschwindigkeit der Turbine geändert werden sollen, treten diese Y/irkungen erst dann ein, wenn der grösste Teil des Katalysators oder womöglich der ganze Katalysator eich auf der neuen Arbeits-temperatur befindet. Dieser Aufheizprozess kann für einen zufriedenstellenden Betrieb der Turbine zu langsam vor sich gehen, wenn die Turbine in einem Syetea verwendet wird, in dem sie schnell reagieren nuss, wie es bei Kraftfahrzeugen der Fall ist.Systems of this prior invention include those. in which practically the entire oxidation reaction occurs during the contact of the fuel-air mixture with .einem catalyst is carried out. In order to achieve a sufficient length of the catalyst contact, the catalyst must have a sufficient length Have volume, so that the desired catalytic reaction time is achieved. However, the greater the volume of deodorant The longer it takes for the system to respond to changes in working conditions. For example, if the If the temperature of the catalytic zone and the speed of the turbine are to be changed, these effects only occur then one if most of the catalyst or possibly the entire catalyst is calibrated to the new working temperature is located. This heating process can be satisfactory for a Operation of the turbine going too slowly when the turbine is used in a syetea in which it is fast react nut, as is the case with motor vehicles.

Durch das Verfahren gemäss der Erfindung wird die Verbrennung des Brennstoff-Luftgeroiecheo unter bestimmten Bedingungen eingeleitet und stabilisiert, und um die Verbrennung und Oxydation des Brennstoffs ohne die Bildung der unerwünschten Stickoxide verlaufen zu lassen, wird die anfängliche Verbrennung dea Gases n£t verhältnismässig wenig Katalysator durchgeführt. Wenn nur so viel Brennstoff su Kohlendioxid und Viasser ver-By the method according to the invention, the combustion of the fuel-air geroiecheo initiated under certain conditions and stabilized, and the combustion and oxidation of the fuel without the formation of undesirable nitrogen oxides To let run, the initial combustion of the gas is carried out with relatively little catalyst. If only so much fuel like carbon dioxide and water

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brannt ist, dass das Abgas von dieser ersten Verbrennung noch, hinreichend hohe kohlenwasserstoffkonzeirtrationen aufweist, wird das die Oxydation erleidende, Luft und Brennstoff enthaltende Gasgemisch auf im wesentlichen nicht-katalytische. Weise weiter oxydiert. Diese thermisch induzierte Oxydationkann als Gasphasenreaktion bezeichnet werden und unterscheidet sich, von einer katalytischen Reaktion, die durch Xontakt zwischen dem Gas und dem festen Katalysator, stattfindet. Infolge der Anordnung der thermischen Reaktionszone für die Oxydation dea Brennstoffs reagiert das System schnell auf die gewünschten Änderungen in den Arbeitsbedingungen, wie oben beschrieben, und trotzdem verläuft die Oxydation unter Entwicklung eines Abgases, das nur wenig Stickoxide enthält. Obwohl man praktisch den gesam'ten, in dem Abgas von der ersten katalytischen Zone enthaltenen Brennstoff in der thermischen Oxydationsζone oxydieren kann, lässt sich die vollständige Verbrennung zu einem an Kohlenmonoxid und organischen Verunreinigungen wie .Kohlenwasserstoffen, armen Abgas dadurch herbeiführen, dass man das aus.der thermischen Oxydationszone kommende gasförmige Reaktionsgemisch'unter oxydierenden Bedingungen mit einem Katalysator zusammenbringt. In beiden Fällen kann das Abgas des Oxydationssystems zur Entwicklung verschiedener Energieformen zwecks Leistung von Arbeit verwendet werden. So kann man das Abgas als Antriebngas für Krafterzeuger, z.B. in einer Turbine, verwenden, oder man kann die Wärme der Abgase ausnutzen, um andere Kraftquellen, wie z.B. Dampf, zu erzeugen. Die von dem Turbinenmotor gelieferte Kraft kann auf verschiedene Weise .verwendet werden, z.B. kann der Motor insbesondere.al3 Hauptantrieb für Kraftfahrzeuge, sonstige Fahrzeuge oder für Elektrisltätsgeneratoren verwendet werden. Infolge der bei den Verbr.nnungsvorgöngen gemäss der Erfindung angewandten Bedingungen verläuft die Oxydation mit hohem Wirkungsgrad, und-auGserdem hat das Abgas nicht nur einen niedrigen Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffgehalt, sondern auch die Menge der an do Luft abgeführten Stickoxide ist geringer,If it is burning that the exhaust gas from this first combustion still has sufficiently high hydrocarbon concentrations, the gas mixture containing air and fuel, which is subject to oxidation, is essentially non-catalytic. Way further oxidized. This thermally induced oxidation can be referred to as a gas phase reaction and differs from a catalytic reaction that occurs through contact between the gas and the solid catalyst. As a result of the arrangement of the thermal reaction zone for the oxidation of the fuel, the system reacts quickly to the desired changes in the working conditions, as described above, and nevertheless the oxidation proceeds with the development of an exhaust gas that contains only a small amount of nitrogen oxides. Although practically all of the fuel contained in the exhaust gas from the first catalytic zone can be oxidized in the thermal oxidation zone, complete combustion to exhaust gas poor in carbon monoxide and organic impurities such as hydrocarbons can be brought about by doing this Bringing the gaseous reaction mixture coming from the thermal oxidation zone together with a catalyst under oxidizing conditions. In both cases, the exhaust gas from the oxidation system can be used to develop various forms of energy for the purpose of work. The exhaust gas can be used as a drive gas for power generators, for example in a turbine, or the heat from the exhaust gases can be used to generate other power sources, such as steam. The power supplied by the turbine motor can be used in various ways, for example the motor can be used in particular as a main drive for motor vehicles, other vehicles or for electricity generators. Due to the methods used for the Verbr.nnungsvorgöngen according to the invention conditions the oxidation proceeds with high efficiency, and the exhaust-auGserdem has not only a low carbon monoxide and hydrocarbon content, but also the amount of discharged air to do less nitrogen oxides,

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als es früher der Pall war. Die Erfindung ermöglicht daher eine wirksame Brennotoffverbrermung and Kraftgewinnung bei minimaler Verunreinigung der Atmosphäre.than it used to be the Pall. The invention therefore enables an effective fuel incineration and power generation minimal pollution of the atmosphere.

Eine praktisch vollständige, stabile Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen wird erfindungsgeinäps durch die katalytische Einleitung der Oxydation des Brennstoffs und die anschliessende Oxydation des Brennstoffs auf nioht-katalytische oder thermische V/eise erzielt. Die Gesamtoxydation des Brennstoffs erfolgt unter gesteuerten Bedingungen, die zur Bildung eines Abgases aus dem System führen, welches für die Krafterzeugung besonders geeignete Temperaturen aufweist und trotzdem arm an Verunreinigungen ist. Die Gasbeschickung au der ersten katalytischen Oxydationazone ist ein inniges Gemisch aus Brennstoff, Luft und gegebenenfalls anderen dampfförmigen Stoffen, und diese Bestandteile liegen in solchen Mengen vor, dass das Gemisch unter den Bedingungen, die am Einlass des Oxydationskatalysators herrschen, eine theoretische adiabatische Flamraentemperatur von etwa 815 bis 1650° C, vorzugsweise von etwa 980 bis 1540° C₁ aufweist. Die Temperatur der ersten kataly'tischen Oxydafcionszone und der nicht-katalytischen Oxydationszone liegt gewöhnlich in der Nähe dieser adiabatischen Flairmentemperatur, indem si ο sich z.B. von dieoer theoretischen Flanraentemperatur um nicht mehr al'- etwa 165 C oder sogar 85° C unterscheidet, da die Oxydation xm technischen Betrieb unter im wesentlichen adiabatischen Bedingungen durchgeführt wird und in der ersten katalytischen Zone gewöhnlich diffusionsgesteuert ist. Daher sind die Bedingungen in allen Oxydationszonen trotz geringer VJärmeverlu-Bte aus der Oxydationszone an die Aunsenatmosphäre im wesentlichen adiabatisch, weil kaum eine absichtliche Kühlung der Oxydationazone durch indirekten Wärmeaustausch stattfindet. Vorzugi3weice sind die erste und eine gegebenenfalls Vorhändene weitere katalytische Reaktionszone diffusionsgesteuert, und der grössto Teil des Katalysators, oft sogar der ganzeA practically complete, stable combustion of carbonaceous fuels is achieved according to the invention by the catalytic initiation of the oxidation of the fuel and the subsequent oxidation of the fuel in a non-catalytic or thermal way. The overall oxidation of the fuel takes place under controlled conditions, which lead to the formation of an exhaust gas from the system which has particularly suitable temperatures for generating power and is nonetheless low in impurities. The gas charge from the first catalytic oxidation zone is an intimate mixture of fuel, air and possibly other vaporous substances, and these components are present in such quantities that the mixture under the conditions prevailing at the inlet of the oxidation catalyst has a theoretical adiabatic flame temperature of about 815 to 1650 ° C, preferably from about 980 to 1540 ° C ₁ . The temperature of the first catalytic oxidation zone and the non-catalytic oxidation zone is usually in the vicinity of this adiabatic flair temperature in that, for example, it differs from the theoretical flanran temperature by no more than about 165 C or even 85 ° C, since the Oxidation xm technical operation is carried out under essentially adiabatic conditions and is usually diffusion-controlled in the first catalytic zone. Therefore, the conditions in all oxidation zones are essentially adiabatic in spite of low heat losses from the oxidation zone to the outside atmosphere, because there is hardly any intentional cooling of the oxidation zone through indirect heat exchange. Preferably the first and, if applicable, a further catalytic reaction zone are diffusion-controlled, and most of the catalyst, often even the whole

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Katalysator, befindet sich auf einer Temperatur in der Nähe der theoretischen adiabatischen Flamnientemperatur. Um diese Temperatursteuerung zu erreichen, müssen die der öxydations-Eone zugeführten Mengen an Brennstoff, freiem Stickstoff, freiem Sauerstoff und etwaigen sonstigen Bestandteilen des Gemisches so gesteuert werden, dass das Gemisch die gewünschte adiabatische Flammentemperatur aufweist* Daher können Brennstoffe von höherer Energie nit grosseren Mengen an. Luft oder vielleicht anderen Gasen gemischt" werden als Brennstoffe von niedrigerer Energie, wenn man die gewünschte Temperatur in der Oxydationssone aufrechterhalten will. Jedenfalls beträgt der Gehalt des dem ersten Katalysator züge-', führten Gasgemisches an freiem Sauerstoff mindestens das 1,1-fache oder sogar mindestens das 1₉5-fache, vorzugsweise mindestens das Doppelte, der Menge, die zur vollständigen Oxydation des Brennstoffs zu Kohlendioxid und ¥asser erforderlich ist. In einer der nicht-katalytischen Oxydationssone etwa nachgeschalteten katalytischen Oxydationszone kann die Temperatur weniger als 815° G betragen}.sie braucht z.B. nur etwa 540° C oder mindestens etwa-650° C zu betragen; vorzugsweise liegt diese Temperatur jedoch mindestens bei etwa 815 G bis 1540 oder sogar 1650° C;Catalyst, is at a temperature close to the theoretical adiabatic flame temperature. In order to achieve this temperature control, the quantities of fuel, free nitrogen, free oxygen and any other components of the mixture fed to the oxidation zone must be controlled in such a way that the mixture has the desired adiabatic flame temperature * Therefore, fuels of higher energy can be used in larger quantities at. Air or perhaps other gases are "mixed" as fuels of lower energy if the desired temperature is to be maintained in the oxidation zone. In any case, the free oxygen content of the gas mixture fed to the first catalyst is at least 1.1 times or more even at least 1 ₉ 5 times, preferably at least twice, the amount that is required for complete oxidation of the fuel to carbon dioxide and water It need only be about 540 ° C or at least about -650 ° C, but this temperature is preferably at least about 815 G to 1540 or even 1650 ° C;

Erfindungsgemäss befindet sich das Gemisch aus gasförmigem · Brennstoff und Luft für die erste katalytisch^ Oxydationszone bei dem Verfahren gemäss der Erfindung unter den Oxydationsbedingungen im entflammbaren Bereich oder auf der brennstoffarmen (mageren) Seite des entflammbaren Bereichs.,Um eine Verbrennung oder Detonation des Gemisches zu vermeiden, wenn der Brennstoff z.B. von der brennstoffreichen (fetten) Seite des entflammbaren Bereichs, bei der er gelagert wird, auf den entflammbaren Bereich oder auf die magere Seite desselben gebracht wird, liegt die -Geschwindigkeit des zu oxydierenden Brennstoff-Luftgemisches am Einlass oder vor dem Einlass des Katalysators über der maximalen Plammenfortpflanaungsgeschvrin-According to the invention, the mixture of gaseous Fuel and air for the first catalytic oxidation zone in the method according to the invention under the oxidation conditions in the flammable area or on the low-fuel area (lean) side of the flammable area. To a Avoid burning or detonation of the mixture if the fuel is e.g. from the fuel-rich (rich) side of the flammable area where it is stored is brought to the flammable area or the lean side thereof is the speed of the to be oxidized Fuel-air mixture at the inlet or in front of the inlet of the catalytic converter above the maximum flame propagation speed

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digkeit des Gemisches unter diesen Bedingungen. Vo hält man diese Geschwindigkeit am Einlass oder nahe dem Einlass der ersten katalyti sehen Verbrennungszone inne. .Auf diese V/eise wird eine Verbrennung vermieden, solange das Luft-Brennstoffgemisch eine solche Zusammensetzung hat, dass seine adiabatische Flamrnenteinperatur über 1650 C liegt, und die Erzeugung von Stickoxiden wird dadurch vermindert. Durch dieses Verfahren wird ein Zurückschlagen der Verbrennung zu dem fetten Brennstoffgemisch vor dem Einlass zum ersten Katalysator verhindert, und die Oxydation, die an der Einlassfläche dieses Katalysators stattfindet, verläuft vorzugsweise im wesentlichen flammenlos. Die nachfolgende thermische Oxydation kann mit oder ohne Flamme durchgeführt werden; eine Flammenbildung hinter dem Einlass r-um ersten Katalysator, z.B. in der thermischen Verbrennungozone, ist nicht nachteilig, besonders da das Becchickungsgemlsch für die Oxydation so gesteuert wird, dass ea die gewünschte adiabatische Plammenteroperatur aufweist. "Dao Vorhandensein einer Flamme in der thermischen Oxydationszone kann sogar zu bevorzugen sein, weil des System dadurch schneller reaktionsfähig auf Änderungen in den Arbeitsbedingungen gewacht werden kann.suitability of the mixture under these conditions. This speed is maintained at the inlet or near the inlet of the first catalytic combustion zone. In this way, combustion is avoided as long as the air-fuel mixture has such a composition that its adiabatic flame temperature is above 1650 C, and the generation of nitrogen oxides is thereby reduced. This method prevents the combustion from flashing back to the rich fuel mixture prior to the inlet to the first catalyst, and the oxidation which takes place at the inlet surface of this catalyst is preferably essentially flameless. The subsequent thermal oxidation can be carried out with or without a flame; a flame formation behind the inlet of the first catalyst, for example in the thermal combustion zone, is not disadvantageous, especially since the charge mixture for the oxidation is controlled in such a way that a has the desired adiabatic plasma temperature. "Dao the presence of a flame in the thermal oxidation zone may even be preferable because it allows the system to react more quickly to changes in the working conditions.

l'rotz der Steuerung der Zusammensetzung des zu oxydierenden AuBgangegutes kann der Zeitraum, während dessen das Beschikkungsgemisch und das OxydationGprodukt mit dem Katalysator in Berührung stehen oder sich auf den für die Oxydation erforderlichen Temperaturen befinden, beträchtlich sein, wenn er so verlängert wird, dass die Erzeugung von Stickoxiden erheblich erhöht wird. Ire allgemeinen liegt die Verweilzeit der Gase bei der gesamten Oxydation unter etwa 0,1 see, vorzugsweise unter etwa 0,05 see, und sie reicht jedenfalls aus, um eine im wesentlichen vollständige Oxydation dea Brennstoffs ohne Erzeugung unerwünschter Mengen an Stickoxiden herbeizuführen. Die Gaedurchsatzgeochwindigkeit kann z.B. im Bereich von 1 bis 10 oder mehr Raumteilen Gesamtgas (HT?). jel'in spite of the control of the composition of the to be oxidized Outgoing goods can be the period during which the charging mixture and the oxidation product are in contact with the catalyst or are based on those required for oxidation Temperatures are considerable if it is prolonged so that the generation of nitrogen oxides is increased significantly. In general, the residence time of the gases throughout the oxidation is less than about 0.1 seconds, preferably below about 0.05 seconds, and in any case it is sufficient an essentially complete oxidation of the fuel without producing undesirable amounts of nitrogen oxides. The throughput speed can e.g. Range from 1 to 10 or more parts by volume of total gas (HT?). ever

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• Raumteil der Summe .aus den katalytischen Verbrennungfizonen und der thermischen Verbrennungaone je Stunde liegen, AIg Ka-• Space part of the total from the catalytic combustion zones and the thermal combustion aone per hour, AIg Ka-

. talysatorvoluraen wird dabei das gesamte Oberflächenvoluinen einschlies3lich des aktiven.Katalysators und eines etwaigen weniger aktiven Trägers und einschliesslich aller Hohlräume und Gaskanäle im Katalysator gerechnet. Daher kann man.bei dem Verfahren gemäss der Erfindung ein Abgas erhalten, das, bezogen auf das Volumen, weniger als etwa 10 ppm Kohlenwasserstoffe, weniger als etwa 300 ppm Kohlenmonoxid und weniger als etwa 15 ppm, vorzugsweise weniger als etwa 5 ppm, Stickoxide enthält.. talysatorvoluraen becomes the entire surface volume including the active catalyst and any less active carrier and including all cavities and gas channels in the catalytic converter. Therefore you can Method according to the invention, an exhaust gas obtained which, based on the volume, less than about 10 ppm hydrocarbons, less than about 300 ppm carbon monoxide and less than about 15 ppm, preferably less than about 5 ppm, nitrogen oxides contains.

Bei einer typischen Arbeitsweise gemäss der Erfindung wird ein dampfförmiger Brennstoff im Gemisch mit freiem oder molekularem Sauerstoff und freiem oder molekularem Stickstoff oxydiert. Sauerstoff und Stickstoff werden meist als luft zugeführt; man kann jedoch auch an Sauerstoff -angereicherte Luft oder mit Stickstoff oder anderen Inertgasen verdünnte Luft verwenden. Die Nichtbrennatoffe in dem Gemisch werden in dar nachstehenden Beschreibung der Einfachheit halber als luft ' bezeichnet» Vorzugsweise enthält das der Oxydationszone zugef uhr te Brennstoff-Luftgeraisch mindestens .etwa 10 Volumprozent oder sogar mindestens etwa 15 Volumprozent freien Sauerstoff. Die erfindungsgemäss verwendeten Brennstoffe enthalten Kohlenstoff und werden daher als kohlenstoffhaltige Brennstoffe bezeichnet. Diese Brennstoffe befinden sich, mindestens ifcu dem Zeitpunkt» zu Aem sie gesäse der Erfindung oxydiert werden, in wesentlichen im Daiapf zustand und haben eine so hohe Energie, d&B» sie "bei der Oxydation alt der siiSehiometriBchen LuftHenge eine adiabatinche Plemmentemperatur·von mindestens etwa 1815 C, aufweisen. Die Brennstoffe können bei normalen !Temperaturen und Drücken gasförmig oder flüssig sein? Beispiele für solche' Brennstoffe sind Methan, Ithan, Propan und andere Kohlenwasserstoffe von niedrigem Molekulargewicht, ' Benzin und andere normalerweise flüssige KohlenwasserstoffeIn a typical mode of operation according to the invention, a vaporous fuel in a mixture with free or molecular oxygen and free or molecular nitrogen is oxidized. Oxygen and nitrogen are usually supplied as air; however, air enriched with oxygen or air diluted with nitrogen or other inert gases can also be used. For the sake of simplicity, the non-fuels in the mixture are referred to as air in the following description. The fuels used according to the invention contain carbon and are therefore referred to as carbon-containing fuels. These fuels are at least IFCU the time "to Aem they gesäse the invention are oxidized state substantially in Daiapf and have such a high energy, d &B" they "in the oxidation old the siiSehiometriBchen LuftHenge a adiabatinche Plemmentemperatur · of at least about 1815 The fuels can be gaseous or liquid at normal temperatures and pressures - examples of such fuels are methane, ithane, propane and other low molecular weight hydrocarbons, gasoline and other normally liquid hydrocarbons

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sowie auch andere kohlenstoffhaltige Brennstoffe, wie Kohlenmonoxid, Alkanole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Molekül, besonders Methanol, und andere Stoffe, die gebundenen Sauerstoff enthalten. Der Brennstoff kann im Gemisch mit Bestandteilen vorliegen, die sich in dem Oxydationsgemisch inert verhalten. Der Brennstoff hat einen verhältninmässig hohen Energiegehalt und ist so geartet, dass sich daraus die für die Oxydation gemäss der.Erfindung erforderlichen Beschickungen herstellen lassen.as well as other carbonaceous fuels such as carbon monoxide, Alkanols with 1 to 4 carbon atoms in the molecule, especially methanol, and other substances that have bound oxygen contain. The fuel can be present in a mixture with constituents which are inert in the oxidation mixture behavior. The fuel is relatively high Energy content and is such that it results in the for the oxidation required according to the invention can be produced.

Wenn der Brennstoff nicht normalerweise gasförmig ist, wird er verdampft, bevor er die katalytische Verbrennungssone erreicht, und gut mit Luft und etwaigen anderen Bestandteilen vermischt, um die Ausbildung zu hoher örtlicher Temperaturen zu vermeiden, die einen nachteiligen Einfluss auf den Katalysator haben oder die Bildung von Stickstoffoxiden erhöhen konnten. Der Brennstoff wird im allgemeinen in einem brennstoffreichen Zustand, d.h. im Gemisch mit wenig oder überhaupt keinem Sauerstoff, jedenfalls mit so wenig Sauerstoff, gelagert, daos das Gemisch unter den Lagerungsbedingungen nicht entflammbar ist. Brennstoff urd luft werden gemischt und oft unter solchen Bedingungen vorerhitzt, dass sich keine Flamme bildet. Die Flammenbildung a.U3 dem Brennetoff-Luftgemisch vor dem Kontakt mit der ersten Katalysatorzone kann dadurch' vermieden v/erden, dass man dafür sorgt, dass die Strömungsgeschwindigkeit, dee gaßföraägen Gemisches, das sich zu Anfang auf der fettan Seite des entflaudibaren Bereichs oder unterhalb dea entflammbaren Bereiche befindet und in seiner Zusammensetzung den entflammbaren Bereiah erreicht oder durchschreitet, hoch genug über der Flararoenfortpflanzungsgeschwlndigkeit liegt. Selbst w»nn das Vorfahren gemüse der Erfindung so durchgeführt wird, dass die katalytische Oxydation mit einem Brennstoff-Luftgenisch erfolgt, welches mager ist und selbst bei der Oxydationstemperatür auf der mageren Seite des entflammbaren Bereichs liegt, muss das Brennstoff-LuftgciniöchIf the fuel is not normally gaseous, it will be vaporized before it reaches the catalytic combustion zone, and mixed well with air and any other ingredients to prevent excessive local temperatures to avoid, which have a negative influence on the catalyst or increase the formation of nitrogen oxides could. The fuel is generally in a fuel rich State, i.e. in a mixture with little or no oxygen, at least with so little oxygen, stored, daos the mixture under the storage conditions is not flammable. Fuel and air are mixed and often preheated under such conditions that a flame does not form. The flame formation a.U3 the fuel-air mixture before contact with the first catalyst zone, this allows' avoiding the need to ensure that the flow rate, the gas-forming mixture that is at the beginning on the fat side of the deflucidable area or below dea flammable areas located and in its composition reaches or passes through the flammable area, high enough above the flararoons reproductive speed lies. Even the ancestor vegetables of the invention is carried out in such a way that the catalytic oxidation takes place with a fuel-air mixture which is lean and even at the oxidation temperature on the lean side of the flammable area, the fuel-air must be low

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auf alle Fälle bei einem bestimmten Punkt den entflammbaren Bereich durchschreiten.in any case at a certain point the flammable one Walk through the area.

Geeignete Gasgeschwindigkeiten über der maximalen linearen Plaraffienfortpflaiiaungsgeschwindigkeit liegen im allgemeinen oberhalb von 90 cm/seo. Jedoch bestimmen die jeweiligen besonderen Arbeitsbedingungen den entflammbaren Bereich des Brennstoff-Luftgemisches und die "maximale Geschwindigkeit,.die noch eine Flamme unterhalt, und diese Faktoren werden durch verschiedene Arbeitsbedingungen» wie die Menge an Luft und Brennstoff, die Art des Brennstoffs, Temperatur und'Brück, gesteuert, wie es dem Fachmann geläufig ist. Ferner können beim Arbeiten gemäss der Erfindung Zeiträume vorkommen, zu denen, wie oben beschrieben, eine Flamme vorhanden"ist, z.B. beim Anspringenlassen des Motors oder der Verbrennung, um den Katalysator auf eine Temperatur zu bringen, bei der er die Oxydationsreaktion beschleunigt, oder in Zeiträumen, in denen die Temperatur infolge von Arbeitsschwierigkeiten oder sonstigen Schwierigkeiten unter diese wirksame Höhe sinkt.Appropriate gas velocities above the maximum linear Plaraffin propagation rates are generally lower above 90 cm / seo. However, the respective particular determine Working conditions the flammable area of the fuel-air mixture and the "maximum speed that can still sustain a flame, and these factors are accounted for by different working conditions »such as the amount of air and Fuel, the type of fuel, temperature and bridge, controlled as it is familiar to the skilled person. Furthermore can when working according to the invention, periods of time occur having a flame "as described above, e.g. when starting the engine or the combustion, in order to bring the catalytic converter to a temperature at which it the Oxidation reaction accelerated, or in periods in which the temperature falls below this effective level as a result of labor difficulties or other difficulties.

Da bei dem Verfahren gemäss der Erfindung in der ersten katalytischen Zone nur ein Teil des Brennstoffe oxydiert werden soll, ist das Katalysatorvolumen kleiner als das Volumen der nachge3chalteton thermischen .Reaktionszone. Daher ist das Verhältnis des Volumens der thermischen Reaktionszone zu demjenigender ersten katalytischen Reaktionszone grosser als 1:1 und beträgt vorzugsweise mindestens 1,5:1. Die Gasverweilzeiten in diesen Zonen stehen daher in ähnlichen Verhältnissen zueinander, und das Gesamtvolumen,der ersten katalytischen Oxydationszone und der nachgeschalteten nicht-katalytischen Oxydationszone reicht oft aus, um mindestens etwa 90, vorzugsweise mindestens etwa 99»9 Gewichtsprozent de's Brennstoff a in diesen beiden Zonen zu Kohlendioxid und Wasser zu oxydieren, besonders wenn keine zweite katalytische Zone nachgeschaltet ist. V,^Tenn man aber mit einer katalytischen Oxy'da-Since only part of the fuel is to be oxidized in the first catalytic zone in the method according to the invention, the catalyst volume is smaller than the volume of the downstream thermal reaction zone. Therefore, the ratio of the volume of the thermal reaction zone to that of the first catalytic reaction zone is greater than 1: 1 and is preferably at least 1.5: 1. The gas residence times in these zones are therefore in similar proportions to one another, and the total volume of the first catalytic oxidation zone and the downstream non-catalytic oxidation zone is often sufficient to contain at least about 90, preferably at least about 99-9 percent by weight of the fuel a in these two zones to oxidize to carbon dioxide and water, especially if there is no second catalytic zone downstream. V, ^T enn but one with a catalytic Oxy'da-

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tionszone zum Wiederaufheizen der Turbine arbeitet, braucht das gesamte Auomacs der Oxydation in der ersten katalytischen Zone und in der nicht-katalytischen Oxydationczone vorteilhaft nur etwa 50 ?S zu betragen, um das Ausrcass der erzielbaren Wiedererhitzung zu erhöhen.tion zone to reheat the turbine works, all Auomacs needs the oxidation in the first catalytic Zone and in the non-catalytic oxidation zone only about 50? S to be the most achievable Increase reheating.

Dae Volumen des Katalysators in der ersten katalytischen Oxydationsζone ist nur ein geringer Teil der Gesamtmenge, die erforderlich wäre, um unter den Oxydationsbedingungen den gesamten Brennstoff zu Kohlendioxid und Wasser zu oxydieren, " und diese Katalysatorraenge reicht mindestens aus, um die Verbrennung einzuleiten und su stabilisieren. Daher beträgt das Katalysatorvolumen in der ersten Oxydationszone weniger als 0,5, vorzugsweise weniger als 0,25, der Menge, die für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs erforderlich wäre. Die Menge braucht sogar nur etwa 0,02 oder 0,01 oder noch weniger von dem zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffs erforderlichen Volumen zu betragen.The volume of the catalyst in the first catalytic oxidation zone is only a small part of the total amount would be required to under the oxidation conditions the whole To oxidize fuel to carbon dioxide and water, " and this catalyst level is at least sufficient to ensure combustion initiate and stabilize su. Therefore, the catalyst volume in the first oxidation zone is less than 0.5, preferably less than 0.25, the amount that would be required for complete combustion of the fuel. In fact, the amount only takes about 0.02 or 0.01 or even less of that for complete combustion of the fuel required volume.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schliesst sich an die erste katalytische Verbrennungszone und die thermische oder richt-katalytische Verbrennungszone eine weitere katalytische Oxydatioriszone an, die sich vorteilhaft zwischen den Stufen einer Gasturbine, z.B. zwischen der ersten und der aweiten Stufe, befindet. Das Katalysatorvolumen in der der thermiöchen Verbrennungszone nachgeschalteten katalytischen Oxydationszöne kann ausreichen, um ein bedeutendes Ausmass an Oxydation der Brennstof'fbestandteile in der dieser Zone zugeführten Gasbeschickung herbeizuführen. Wenn diese katalytische Oxyd at ions zone zwischen ("en Turbinenstufen liegt, erzielt man eine Wiedererhitzung des Abgaser, der Turbinenstufe, welche als Quelle des dieser Oxydationssone zugeführten Gases dient. So kann die Temperatur der Gase in dieser Oxydationszone um mindestens otv/a 28 C, vorzugsweise um mindestens etwa 55° C, erhöht v/erden. Dadurch, dass dieseT· Katalysator sich nicht vorAccording to a preferred embodiment of the invention, the first catalytic combustion zone and the thermal or directional catalytic combustion zone are followed by a further catalytic oxidation zone, which is advantageously located between the stages of a gas turbine, for example between the first and the second stage. The catalyst volume in the catalytic oxidation zone downstream of the thermal combustion zone can be sufficient to bring about a significant amount of oxidation of the fuel constituents in the gas feed fed to this zone. If this catalytic oxidation zone is between ("en turbine stages, re-heating of the exhaust gas, the turbine stage, which serves as the source of the gas supplied to this oxidation zone , preferably by at least about 55 ° C. Because this T · catalyst is not present

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der ersten Turbinenstufe, sondern zwischen den Turbinenstufen befindet, wird die Zeit, die das Systein benötigt, um,auf An-■· 'derungen in den Arbeitsbedingungen zu reagieren, verkürzt, und das Wiedererhitzen der Gase zwischen den Turbinenstufen verbessert den Wirkungsgrad der Arbeitsweise der Turbine» Das Volumen des Katalysators hinter der thermischen Verbrennungszone ist vorzugsweise grosser als dasjenige des Katalysators in der ersten Oxydationszone. Das Abgas des gesamten Qxydationssystems der Erfindung braucht nicht vollkommen frei von nioht-oxydiertera Brennstoff, kohlenwasserstoffhaltigen Oxydationsprodukten und Kohlenmonoxid zu sein? es hat aber nur einen geringen Gehalt an diesen Verunreinigungein und an Stickstoffoxiden. .the first turbine stage, but between the turbine stages is located, the time that the system needs to get on ■ · '' to react to changes in working conditions, shortened, and reheating the gases between the turbine stages improves the efficiency of the operation of the turbine »Das The volume of the catalyst downstream of the thermal combustion zone is preferably greater than that of the catalyst in the first oxidation zone. The exhaust gas of the entire oxidation system of the invention need not be completely free of non-oxidized fuel, hydrocarbon-containing oxidation products and carbon monoxide? but it only has low levels of these impurities Nitrogen oxides. .

Die erfindungsgemäss angewandten Oxydationstemperatüren liegen in dem Bereich, v/o die Wirkungsgrade recht vorteilhaft sind. Gegebenenfalls kann man die Temperatur des aus der Oxydationszone ausströmenden Produkts herabsetzen, indem man diese Abgase mit nicht erhitztem oder vorerhitstem !Fremdgas * wie Luft, verdünnt, das nicht durch die Verbrennungszone geleitet wird. Bei vielen Turbinenbetriebsweisen werden solche Freradgase durch indirekten Wärmeaustausch mit den Turbinenabgasen erhitzt und dem Oxydationsabgas in einer Zone zwischen der Verbrennungszone und dem Einlass zur Turbine zugesetzt. Beim Zusatz dieser Fremdgase erhält man ein Gesamtgasgemisch von niedrigerer Temperatur, falls dies für die jeweilige Arbeitsweise erwünscht ist. Wenn aber die Verbrennungsteffiperatüren im wesentlichen'die gleichen wie diegewünschten !Temperaturen sind, wie ε».Β* mn Türbineneinlass, welches eine ■bevorzugte Arbeitsweise 1st, können die Abgase unmittelbar, ohne Zusatz eines Fremdgasea und mithin ohne Zwischenkühlung aus der Verbrennungszone zur Turbine geleitet werden. Die erfindungögeaäsa durchgefüiirfcen Verbrennungöreaktionen haben den weiteren Vorteil, dass lan reellt grösse Mengen &n £uft oder d 6asön durch die Y&tbrcnmmßSzQüB leiteii kmnn, ohn#The oxidation temperatures used according to the invention are in the range v / o the efficiencies are quite advantageous. If necessary, the temperature of the product flowing out of the oxidation zone can be reduced by diluting these exhaust gases with unheated or preheated foreign gas, such as air, which is not passed through the combustion zone. In many turbine modes of operation, such Freradgases are heated by indirect heat exchange with the turbine exhaust gases and added to the oxidation exhaust gas in a zone between the combustion zone and the inlet to the turbine. When these foreign gases are added, a total gas mixture of lower temperature is obtained, if this is desired for the particular mode of operation. If, however, the combustion conditions are essentially the same as the desired temperatures, such as ε ».Β * mn door leg inlet, which is a preferred mode of operation, the exhaust gases can be passed directly from the combustion zone to the turbine without the addition of any foreign gas and therefore without intermediate cooling will. The erfindungögeaäsa durchgefüiirfcen Verbrennungöreaktionen have the further advantage that lan amounts reellt size & £ n runs or d 6asön kmnn by Y & tbrcnmmßSzQüB leiteii, ohn #

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dasr. man das Ausgehen der Flamme ixiiolge zu hoher G a.s ge schwindigkeiten oder die Bildung von mageren Gasgemischen oberhalb des entflammbaren Bereichs zu befürchten braucht, sofern nur die Temperatur des ernten Katalysators ausreicht, um die Oxydation des Brennstoffs in dein durch die VerbrennungszonG geleiteten Luft-Brennstoffgemisch herbeizuführen. Beim Betrieb einer Turbine beträgt da3 Yolurnenverhälthis von Luft zu Brennstoff oft mehr als 20:1, und einige Turbinen sind sogar für Luft-Brennstoffverhiiltnisse bis etwa 100 oder 200:1 oder mehr konstruiert.the R. one has to fear that the flame will go out at too high gas speeds or the formation of lean gas mixtures above the flammable range, provided that the temperature of the catalyst harvested is sufficient to cause the oxidation of the fuel in the air-fuel mixture passed through the combustion zone . When operating a turbine, the air-to-fuel ratio is often more than 20: 1, and some turbines are even designed for air-to-fuel ratios of about 100 or 200: 1 or more.

Ein anderes häufiges Merkmal von erfindungsgemäss durchgeführten Arbeitsvorgängen ist das Erhitzen der Luft'und sogar des Brennstoffs, bevor diese dem ersten Katalysator zugeführt werden. Beim Betrieb von Turbinen kann ein solches Vorerhitzen auf Temperaturen von mindestens 205° 0 und im Falle von Turbinen deo geschlossenen Kreislaufs auf Temperaturen von mindestens etwa 540° C erfolgen. Bei Kesseln erfolgt das Vorerhitzen jedoch oft auf niedrige Temperaturen, wie etwa 38° C.Another common feature of performed according to the invention Operations is the heating of the air and even the fuel before it is fed to the first catalyst will. When operating turbines, such preheating to temperatures of at least 205 ° 0 and in the case of Turbines deo closed circuit to temperatures of at least about 540 ° C. In the case of boilers, preheating takes place however, often to low temperatures, such as about 38 ° C.

Die erfindungogemäss verwendeten festen Katalysatoren können verschiedene Formen und Zusammensetzungen haben, wie sie allgemein für die Oxydation von Brennsioffen mit molekularem Sauerstoff bekannt sind. Der Katalysator kann in Form von verhältnismässig kleineu Feststoffteilchen von verschiedenen Grossen und Formen vorliegen, wobei die Grossen oft unter 2,5 cm in der grössten Abmessung liegen und viele solche Teilchen in der Verbrennungssone eine Katalysatorschicht oder ein Katalysatorbett bilden. Vorzugsweise hat der Katalysator eine grösaere Form und eine Skelettstruktur mit Gasdurchtritt skanäl en. Die einstückigen oder bienenwabenförmigen Katalysatoren sind Beispiele für diese bevorzugte Form. Im allgemeinen weisen die Katalysatoren eine oder mehrere metallische Komponenten auf, die für die gewünschten Oxydationsreaktionen katalytisch aktiv sind, und in Anbetracht der ziemlichThe solid catalysts used according to the invention can have different shapes and compositions as they are generally for the oxidation of fuels with molecular Oxygen are known. The catalyst can be in the form of relatively small solid particles of various types Sizes and shapes are available, the largest often being less than 2.5 cm in the largest dimension and many such Particles in the combustion zone have a catalyst layer or form a catalyst bed. Preferably, the catalyst has a larger shape and a skeletal structure with a gas passage channels. The one-piece or honeycomb-shaped catalysts are examples of this preferred shape. In general the catalysts have one or more metallic components necessary for the desired oxidation reactions are catalytically active, and considering the pretty

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hohen Temperaturen, "bei denen die Katalysatoren ira Sinne der Erfindung arbeiten, können Stoffe für eine ausreichende Beschleunigung der Oxydation des Brennstoffs geeignet sein,-die normalerweise als verhältnismässig inaktiv oder als unzureichend aktiv angesehen werden. Das katalytische Metall "braucht nicht im elementaren Zustande vorzuliegen, sondern kann in gebundener Porm, z.B. als Oxid, vorliegen, und "vorzugsweise befindet sich die katalytische Metallverbindung auf einem katalytisch weniger aktiven oder sogar im wesentlichen inerten Träger, der z.B. keramischer Natur sein kann. Bei diesen Katalysatoren bildet die katalytisch aktivere Metallkomponente oft den geringeren Teil des Katalysators, während der Träger den grösseren Teil bildet. Die katalytisch aktiven Metalle sind oft Schwermetalle der Gruppen XB, UB oder III bis VIII des Periodischen Systems. Man verwendet die katalytisch aktiven üormen dieser Metalle, und die Oxide eines gegebenen Metalls, wie Aluminium, können je nach ihrem physikalischen Zustand, ihrem Hydratationsgrad und anderen bekannten Paktoren aktiver oder weniger aktiv sein. Im allgemeinen sind die katalytischer* Komponenten der Metalle der Gruppen III und IY, z.B. Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid und Geraische derselbenf weniger aktiv als die katalytischen formen der Metalle der Gruppe VIII, besonders der Platinmetalle, wie Platin, Palladium und Rhodium, oder der Metalle der Gruppen IB, IIB, V, VI, VII und der Eisenmetalle der Gruppe VIII, wie z.B. Kupfer, Chrom, Nickel, Kobalt, Vanadium, Eisen und dergleicben. Bei einigen bevorzugten Formen können die Katalysatoren aus einer stärker aktiven Komponente aus einem oder mehreren Metallen der Gruppen IB, IIB und V bis VIII des Perlcdisclien Systems susammen .mit einer oder mehreren katalytisch weniger aktiven Komi.onenten von Metallen der Gruppen •III und IV/ des.Periodischen Systems bestehen, und diese Kombinationen können sich auf einem noch weniger aktiven oder sogar praktiί-Λ'α inerten Träger befirdsri» Solehe Katalysatoren kotuien z.B. 1 f? Platin in aktiver Form und 10 $£ AluminiumoxidAt high temperatures, "at which the catalysts work in the sense of the invention, substances can be suitable for a sufficient acceleration of the oxidation of the fuel, which are normally regarded as relatively inactive or insufficiently active. The catalytic metal" does not need to be in the elemental state , but can be in bound form, for example as an oxide, and "preferably the catalytic metal compound is on a catalytically less active or even essentially inert support, which can be of a ceramic nature, for example. In these catalysts, the catalytically more active metal component often forms the The catalytically active metals are often heavy metals of groups XB, UB or III to VIII of the Periodic Table. The catalytically active forms of these metals, and the oxides of a given metal, such as Aluminum, depending on ih their physical state, their degree of hydration and other known factors to be more active or less active. In general, the catalytic components of the metals of groups III and IY, e.g. silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium oxide and the same are less active than the catalytic forms of the metals of group VIII, especially the platinum metals such as platinum, palladium and rhodium, or the metals of groups IB, IIB, V, VI, VII and the ferrous metals of group VIII, such as copper, chromium, nickel, cobalt, vanadium, iron and the like. In some preferred forms, the catalysts can consist of a more active component of one or more metals from groups IB, IIB and V to VIII of the pearl disc system together with one or more catalytically less active components of metals from groups III and IV / The periodic system exist, and these combinations can be carried out on an even less active or even practically inert carrier . Active platinum and $ 10 aluminum oxide

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in aktiver Form auf einem bienenwribenartigen Träger aus α-^1 uMiniuEoxid oder Cordierit enthalten. Of t haben die Katalysatoren cincchliesalioh ihrer überflächenporen eine spnzifische Oberfläche von inindestens etwa 10, vorzugsweise von mindestens etwa 50 in /g. Vorzugsweise int der Katalysator in der Verhrennungsaone so angeordnet, dass der .Druckabfall der durch den Katalysator hindurchstreichenden Gaie weniger als etwa 0,7 oder sogar -weniger als etwa 0,2 kg/cm~ beträgt.contained in active form on a honeycomb-like carrier made of α- ^ 1 micron oxide or cordierite. Often the catalysts have a specific surface area of at least about 10, preferably of at least about 50, in / g. Preferably, the catalyst int disposed in the Verhrennungsaone that the .Druckabfall passing sweeping through the catalyst Gaie is less than about 0.7 or even -less than about 0.2 kg / cm ~.

Ein ein«tückiger Träger für den Oxydationskatalysator mit Skelettstruktur kann als ein Träger bezeichnet v/erden, der in der allgemeinen Strönrangsrichtung der G-ase von vielen Ströriiungskanälen durchsetzt 13t. Die Strömungckanäle brauchen nicht gerade durch den Katalysator hindurchculaufen und können ßtrönrnngsablenker enthalten. Der Träger von Ekelettstruktur besteht vorsugeweise aus einea cheroißch im wer-entlJ eben inerten, starren, festen Stoff, der seine Form und Festigkeit auch bei hohen Temperaturen von beispielsweise 1650° C oder mehr beibehält. Der Träger kann einen niedrigen Wärrceausdehnungskoeffiüienten, eine gute Wärmeschockbeständigkeit und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Oft ist das Trägerskelett porös; seine Oberfläche kann aber verhältnismäcoig im}joröS sein, und es kann zweckmässig sein, die Oberfläche aufzurauhen, danit sie den Xatalysatorübersug besser festhält, besonders wenn der Träger verhältnisrnässig unporös ist. Der Träger kam von metallischer oder keramischer ITatur sein oder eine Kombination aus beiden darstellen.A one-piece support for the oxidation catalyst having a skeletal structure can be referred to as a support which is traversed by many flow channels in the general direction of flow of the gases. The flow channels do not need to run straight through the catalyst and can contain flow deflectors. The carrier of the ekeleton structure is made up of a cheroic-like, rigid, solid material that is inert, even at high temperatures of 1650 ° C. or more, for example. The carrier can have a low coefficient of thermal expansion, good thermal shock resistance and low thermal conductivity. The supporting skeleton is often porous; its surface can, however, be relatively large and it can be useful to roughen the surface so that it holds the catalyst layer better, especially if the support is relatively non-porous. The support came from his metallic or ceramic ITatur or be a combination of both.

Die den. einstuckigen Körper oder das Skelett durchsetzenden Kanäle können ,iede beliebige Form und Grosso haben, die mit der gewünschten Oberfläche in Übereinstimmung steht, und sollen groes genug sein, damit das Gasgemisch verhältniswäsnig frei hindurchströraen kann. Die Kanäle können parallel oder im allgemeinen parallel vorlaufen und sich von einer zur anderen Seite durch den Träger erstrecken, wobei sie voneinander yor-The den. one-piece body or the skeleton permeating Channels can have any shape and grosso that start with corresponds to the desired surface, and should be large enough so that the gas mixture is relatively free can flow through. The channels can be parallel or in general run parallel to each other and extend through the carrier from one side to the other, being yor-

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zugsweise durch dünne V/ände getrennt sind. Die Kanäle können auch in mehreren Richtungen verlaufen -mid sogar mit einem oder mehreren benachbarten. Kanälen kommunizieren.. -!Die Einlassöffnungen der Kanäle können im wesentlichen, über die ganze'Querschnittsfläche verteilt sein, mit der das zu oxydierende Gas zv Eeginn. in Berührung kommt,are preferably separated by thin walls. The channels can also run in several directions - even with one or more neighboring ones. Channels communicate .. - The inlet openings of the channels can essentially be distributed over the ganze'Querschnittsfläche which the ZV to oxidizing gas Eeginn. comes into contact

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen- Bezug genommen, in denen der Erfindung entsprechende Turbinensysteme schematisch dargestellt sind.To further explain the invention, reference is made to the drawings, in which turbine systems corresponding to the invention are shown schematically.

Pig. 1 erläutert eine Ausfuhrungsform der Erfindung, bei der die der thermischen Oxydationszone nachgeschautete- katalytische Oxydationsζone vor der ersten Turbine angeordnet ist.Pig. 1 explains an embodiment of the invention in which that of the thermal oxidation zone - catalytic Oxydationsζone is arranged in front of the first turbine.

Pig, 2 zeigt eine andere Ausführungsform-, bei der die zweite katalytisch^ Oxydationszone sich zwischen den Turbinenstufen befindet.Pig, 2 shows another embodiment - in which the second catalytic ^ oxidation zone between the turbine stages is located.

Die in Pig. 1 dargestellte Welle 11 trägt einen turbinenartigen Luftverdichter 12 und eine Gaskraftturbinc H. Die Welle 11 kann mit einem Kraftübertragungssystem verbunden sein, um' die von der Turbine 14 auf die Yf eile übertragene Kraft auszunutzen. Die Turbine H kann verwendet werden, um ein Kraft« fahrzeugj ζ.3. durch eine freie Turbinenverbindung, einen elektrischen Generator oder dergleichen, anzutreiben. Die Turbine H kann z«B. eine Hochdruckturbine mit einem Verdich~ tungoverhältni:· von 10:1 sein, und da die Bauart, Betriebsweise und Steu *ung solcher Turbinen bekannt ist, werden hier keine weiteren Einzelheiten in dieser Hinsicht angegeben.The one in Pig. 1 shown shaft 11 carries a turbine-like Air compressor 12 and a gas power turbine H. The shaft 11 can be connected to a power transmission system in order to ' to utilize the force transmitted by the turbine 14 to the Yf. The turbine H can be used to power a motor vehicle.3. through a free turbine connection, one electric generator or the like to drive. The turbine H can, for example, a high pressure turbine with a compressor ~ tungoverhaltni: · be from 10: 1, and since the design, mode of operation and control of such turbines is known here no further details are given in this regard.

Die als Brennstoff verwendeten Kohlenwasserstoffe, z»B. direktdestilliertes Benzin, das_< normalerweise, flüssig ist, werden dem Turbinensystem, durch Leitung 15 zugeführt und strömen, durch das Ventil 16, das die dom Turbinsnsystem zugeführteThe hydrocarbons used as fuel, e.g. directly distilled gasoline _<usually, is liquid, are supplied to the turbine system through line 15 and flow through the valve 16 which supplied the dom Turbinsnsystem

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Brennstoffmenge regelt. Vom Ventil 16 strömt der flüssige Brennstoff durch Leitung 21 und wird in die Luft eingespritzt, die dem Verdichter durch Leitung 23 zugeführt wird. Das dabei entstehende Gemisch aus Brennstoff und Luft variiert von fett an der Oberfläche der Brennstoff tröpfchen bis niager in dor Hauptmasse der Phase, und daher nüssen entflammbare Gase in dem Gemisch vorhanden sein. Deshalb arbeitet man mit einer Gasgeschwindigkeit oberhalb der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit, um gegen Detonationen geschützt zu sein. Das Brennstoff-Iiuftgemisch gelangt zum Verdichter 12, wo Druck und Temperatur des Gemisches erhöht v/erden und etwa noch hinterbliobener flüssiger Brennstoff verdampft.Regulates the amount of fuel. The liquid flows from valve 16 Fuel through line 21 and is injected into the air supplied to the compressor through line 23. That included The resulting mixture of fuel and air varies from fat on the surface of the fuel droplets to niager in there Bulk of the phase, and therefore flammable gases in nuts be present in the mixture. That's why you work with one Gas velocity above the flame propagation velocity, to be protected against detonations. The fuel-air mixture reaches the compressor 12, where pressure and The temperature of the mixture increases and is somewhat more cryptic liquid fuel evaporates.

Das gasförmige Gemisch aus Luft und Brennstoff verläset den Verdichter 12 durch Leitung 25 und strömt zu der katalytiochen Verbrennungsvorrichtung 30, die zu beiden Seiten eines freien Verbrennungsraum 32 die beiden Katalysatorabschnitte 31 und 33 enthält. Das Brennstoff-Luftgemisch strömt ohne nennenswerten Druckabfall durch die Verbrennungsvorrichtung und ihre Katalysatoren. Die Verbrennungsvorrichtung 30 enthält ferner den Zünder 36, und der Brennstoffeinlass 38 mündet in die Verbrennungsvorrichtung 30 an einer Stelle neben dein Zünder 36 ein. Brennstoff wird dem Brennstoffeinlass 38 durch Leitung 39 zugeführt. Die Einspritzung dieses Brenn-· Stoffs wird durch das Ventil 27 gesteuert. Am Einlass der Katalysatorschicht 31 und am Austrittsende der Katalysatorßcliicht 33 befinden »ich die Thermoelemente 40 bzw. 41, die die Temperaturen in der VerbrennungGvorrichtung an diesen holden Stellen messen. Die Abgase aus der Verbrennungsvorrichtung 30 strömen durch Leitung 35 zur Kraftturbine 14, wo die Gase zum Antrieb verwendet, werden und sich daher in der üblichen Weise in dem &uf der Welle 11 sitzenden (nicht dargestellten) Laufrad entspannen und dadurch auf die Turbine und die WeJ-Ie 11 Rotationf;lrraft übertragen. Das Abgas aus der Turbine 14 strömt aus der Abgasleitung 44 aus.The gaseous mixture of air and fuel leaves the compressor 12 through line 25 and flows to the catalytic combustion device 30, which contains the two catalyst sections 31 and 33 on both sides of a free combustion chamber 32. The fuel-air mixture flows through the combustion device and its catalytic converters without any significant pressure drop. The combustion device 30 also includes the igniter 36, and the fuel inlet 38 opens into the combustion device 30 at a location adjacent to the igniter 36. Fuel is supplied to fuel inlet 38 through line 39. The injection of this fuel is controlled by the valve 27. At the inlet of the catalyst layer 31 and at the outlet end of the catalyst layer 33 are the thermocouples 40 and 41, respectively, which measure the temperatures in the combustion device at these lovely points. The exhaust gases from the combustion device 30 flow through line 35 to the power turbine 14, where the gases are used for the drive and therefore relax in the usual way in the impeller (not shown) seated on the shaft 11 and thereby onto the turbine and the rotor -Ie 11 Rotationf; lrraft transferred. The exhaust gas from the turbine 14 flows out of the exhaust line 44.

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Bei dem in Pig. 1 dargestellten System wird der Zünder .36 in Tätigkeit gesetzt und Brennstoff der Verbrennungsvorrichtung durch Leitung 39 und den Einlass 38 während der Anlaufperiodc eugeführt. Dieser Brennstoff verbrennt alt"einer Flamme, biß die temperatur des Katalysators 31 so hoch ist, dass der Katalysator die Oxydation des Brennstoffs weiterhin unterhält. Zu diesem Zeitpunkt wird "der. Zünder 36 abgeschaltet.· Innerhalb^ er genannten Zeitspanne bleibt das Ventil 16 geschlossen. Sobald der Katalysator normal arbeitet, wird der Zünder 36 abgeschaltet und die Brennstoffzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung durch Leitung 39 durch Schliessen des Ventils 27 unterbrochen;. Um den Katalysator gegen sehr, hohe Temperaturen zu schützen, können der Zünder 36 und der Einlass 38 der Leitung 39 so angeordnet Rein, dass die bei der Oxydation des Brennstoffs, ent st eh end ο Plamme nicht direkt auf den Katalysator 31 auftrifft, weil der Katalysator durch die hohe Flamin ent emperatur Schaden leiden könnte.The one in Pig. 1, the detonator .36 in Operate and fuel the combustor through line 39 and inlet 38 during start-up periods c eu led. This fuel burns old "a flame, bit the temperature of the catalytic converter 31 is so high that the catalytic converter continues to maintain the oxidation of the fuel. At this point in time, "the igniter 36" is switched off. · Within ^ he said period of time the valve 16 remains closed. Once the catalytic converter is working normally, the igniter will go off 36 switched off and the fuel supply to the combustion device interrupted by line 39 by closing valve 27; To the catalyst against very, high temperatures To protect, the igniter 36 and the inlet 38 of the line can 39 arranged in such a way that the oxidation of the Fuel is generated ο not directly on the catalytic converter 31 occurs because the catalytic converter could be damaged by the high flame temperature.

Beim Anfahren der Turbine und bein; Aufheizen des Katalysators 31 auf die Arbeitsteicperatur befindet sich das Gemisch aus Brennstoff und Luft iji der Verbrennungsvorrichtung 30 unter den in der Höhe des Zünders herrschenden Bedingungen in" dem entflammbaren Bereich,₍und die Geschwindigkeit· der mit dem Zünder in Kontakt stehenden Gase überschreitet nicht die Flammenfortpflanzungögeschwindigkeit. Daher "-besteht in diesem Ze-trau© in der Kähedea Zünclers 36 eine Klamme, und die da-sdurch erzeugte Värme dient zum Aufheizen des Katalysators 31, Ms diener die weitere Oxydation des Brennstoffs wirksam unterhalten kann, wenn dar Zünder 36 nicht mehr in Betrieb ist. Zur Umschaltung von der Plammenverbrennung auf die flaminenloee Verbrennung oder Oxydation in dem Katalysator gemäss der Erfindung wird die Zufuhr von Hilfabrennstoff zur Verbrenmmgezo-re über Leitung 39 unterbrochen, so dass die KLamme verlöscht.-Das Ventil 16 wird geöffnet, und der in den LuftötroE über leitung 21 eingesprita'ce Brennstoff dient dann, zurWhen starting the turbine and bein; When the catalytic converter 31 is heated to the working temperature, the mixture of fuel and air in the combustion device 30 is in the flammable range under the conditions prevailing at the level of the igniter ₍ and the speed of the gases in contact with the igniter does not exceed the Flame propagation slowdown. Therefore, there is a jam in the Kähedea Zünclers 36 at this time, and the heat generated thereby serves to heat the catalytic converter 31, so that the further oxidation of the fuel can effectively be maintained if the igniter 36 is not In order to switch from flame combustion to flaminenloee combustion or oxidation in the catalyst according to the invention, the supply of auxiliary fuel to the combustion chamber via line 39 is interrupted so that the flame is extinguished.-The valve 16 is opened and the fuel injected into the air heater via line 21 is then used for

. in. in

BADORiOlNAL.BADORiOlNAL.

Aufrechterhaltung der Oxydation gemäsn der Erfindung, wobei die Geschwindigkeit der Gase in der Verbrennungsvorrichtung 30 über der maximalen Flairraenfortpflanzungsgeschwindigkeit am Einlas« der Katalyaatorschicht 31 liegt.Maintaining the oxidation according to the invention, wherein the velocity of the gases in the combustion device 30 above the maximum flair propagation velocity at the inlet of the catalyst layer 31.

Zur Erläuterung der erfindungsgemässen Methode der praktisch vollständigen Oxydation von kohlenstoffhaltigen* Brennstoffen durch Kontakt mit einem Katalysator bei Temperaturen irc Bereich von etwa 815 bis 1650° G zwecks Einleitung der Verbrennung und Teiloxydation des Brennstoffs wird der folgende Versuch durchgeführt. Ana chiiesüend wird der grösste Teil des Brennstoff0 durch thermische Verbrennung oxydiert, und die Gr.ce vorder» dann durch einen anderen Katalysator geleitet, um etwa noch darin enthaltene Verunreinigungen zu oxydieren und ein Abgas zu erhalten, da3 eine möglichst geringe Konsentration an Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden aufweist. Bei diesem .Versuch wird ein bienenwabenfürmiger Katalysator geroäss der USA-Patentschrift 3 565 830 verwendet, der von unbehinderten GfasStrömungskanälen durchsetzt ist. Diese bienenwabenfb'rmigen Katalysatoren werden dicht nebeneinandergepackt in einer Stahlleitung untergebracht. Die Katalysatoren bestehen aus einem Träger aus Cordierit von 3,5 era Durchmesser mit einem dünnen, katalytisch aktiven Aluminiumoxidüberzug, der 0,35 # Platin (bezogen auf den Katalysator) in katalytischer Form enthält. Die erste Katalysatorschicht ist 19 mm lang (Gasströmungsweg), und die nachgeschaltete Katalysatorschicht ist 51 mm lang. Zwischen beiden Katalysatorechichten befindet eich ein Oxydationsraum, der in der Gasströmungsrichtung 51 mm lang ist.The following experiment is carried out to explain the method according to the invention of practically complete oxidation of carbon-containing fuels by contact with a catalyst at temperatures in the range from about 815 to 1650 ° G for the purpose of initiating combustion and partial oxidation of the fuel. Ana chiiesüend most of the Brennstoff0 is oxidized by thermal combustion, and the front Gr.ce "then passed through a different catalyst to about yet therein to oxidize impurities present and to obtain an exhaust gas da3 lowest possible Konsentration of hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides. In this experiment, a honeycomb-shaped catalyst according to US Pat. No. 3,565,830 is used, which is penetrated by unobstructed gas flow channels. These honeycomb-shaped catalysts are packed tightly next to each other and housed in a steel pipe. The catalysts consist of a support made of cordierite with a diameter of 3.5 mm and a thin, catalytically active aluminum oxide coating that contains 0.35 # platinum (based on the catalyst) in catalytic form. The first catalyst layer is 19 mm long (gas flow path), and the downstream catalyst layer is 51 mm long. Between the two catalyst layers there is an oxidation space which is 51 mm long in the direction of gas flow.

Vororhltzte luft wird durch ein offenes Ende des Rohres der ersten Katalysatorschicht zugeführt, bis der Katalysator eine Temperatur von etwa 590 bis 650° C erreicht. Dann setat man dem vorerhitzten luftstrom Benzin au und führt eine flammenloce Verbrennung in dorn Brennstoff-Luitgeiiiitich in der erstenPre-heated air is supplied through an open end of the pipe fed to the first catalyst layer until the catalyst reaches a temperature of about 590 to 650 ° C. Then you set The preheated air flow is charged with gasoline and leads to a flame locomotive Combustion in thorn fuel-Luitgeiiiitich in the first

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Katalysatorschicht .herbei. Die dabei .entstehenden Gase werden durch beide Katalysatoren und den dazwischenliegenden Raum geleitet. Bei diesen Versuchen wird die aus der Farbe der " Reaktorwandung ersichtliche höchste Temperatur in der 51 mm langen Zone zwischen den beiden Katalysatorabschnittcn erreicht. Die Abgase werden aufgefangen, sobald die adiabatische.Flammentemperatur 1590°-C beträgt. Die Analyse der Abgase ergibt 20 $ CO₂, 7 ppra Stickoxide, 20 ppm Kohlenmonoxid und Ο,β ppm Kohlenwasserstoffe. Aus diesen Werten ergibt sich durch Berechnung,"dasa .dem Brennstoff bei diesem Versuch am Einlass der Verbrennungszone, ein grosser Sauerstoffüberschuss: zügesetat worden iat»Catalyst layer. The resulting gases are passed through both catalysts and the space in between. In these tests, the highest temperature indicated by the color of the reactor wall is reached in the 51 mm long zone between the two catalyst sections. The exhaust gases are collected as soon as the adiabatic flame temperature is 1590 ° C. The analysis of the exhaust gases results in 20% CO _2, 7 PPRA nitrogen oxides, 20 ppm carbon monoxide and Ο, β ppm hydrocarbons from these values is obtained by calculation, "dasa .dem fuel in this experiment at the inlet of the combustion zone, a large excess of oxygen. iat been trains etat"

Eine andere Ausführungsforro der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugsseichen wie in Pig. 1 versehen sind. Bei "der-Aüsführungsforro gemäsö Pig. 2 befindet sich die Katalyeatoröchicht 33 ^ai* einer solchen Stelle, dass sie das von der Turbine H kommende Abgas aus Leitung 44 oxydiert. Mo-wiedererhitzten Gase strömen " dann durch Leitung 50, treiben das (nicht dargestellte) Laufrad auf der Welle 52 Aer Turbine 51 und werden durch Leitung 53 abgeblasen. Die letztgenannte Turbine kann als Kraftturbine über die Welle 52 betrieben werden. Bei diesem System wird die Turbine-14-als sogenannte freie Turbine verwendet. Die Abgase aus Leitung 44 des in Fig. 1 dargestellten Systems oder aus Leitung 53 des in Pig. 2 dargestellten Systems können zum indirekten Itfärmeaustausch mit den der ersten katalytischen Oxydationsüone zugeführten Gasen verwendet werden.Another embodiment of the invention is shown in Fig. 2, in which the same parts have the same reference numbers as in Pig. 1 are provided. In "the-Aüsführungsforro gemäsö Pig. 2, the Katalyeatoröchicht 33 is ^ai * a location such that it oxidizes the light coming from the turbine H exhaust gas from line 44. Mo-reheated gases pass" then the (through line 50, drive not shown ) Impeller on shaft 52 aer turbine 51 and are blown off through line 53. The last-mentioned turbine can be operated as a power turbine via the shaft 52. In this system, the turbine-14-is used as a so-called free turbine. The exhaust gases from line 44 of the system shown in FIG. 1 or from line 53 of the system shown in Pig. 2 can be used for indirect heat exchange with the gases supplied to the first catalytic oxidation zone.

Bio Erfindung kann auch in anderen Fällen"angewandt warden, in denen ea vorteilhaft 53t, den Brennstoff unter den oben beochriebenen Bedingungen zu oxydieren, besonders wenn die Ver-"unreiniguiig der Atmosphäre durch Abgase vermieden werden soll. Häufig werden in-solchen¹Systemen die Wärme und/oder die Geschwindigkeit der Abgase der Oxydationsvorrichtung wenigstensBio-invention can also be used in other cases in which it is advantageous to oxidize the fuel under the conditions described above, especially if the pollution of the atmosphere by exhaust gases is to be avoided. Frequently in ^such-1 systems, the heat and / or velocity of the exhaust gases of the at least Oxydationsvorrichtung

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iiB Endeffekt zur Erzeugung mechanischer oder elektrischer Energie verwendet. Dieses Verbrennungssystera kann also als Wärmequelle in einem Dampfkessel verwendet werden, wobei die V.'ärme der Abgase dasu dient, zum Beispiel in einem V/anserrohrenkessel Dampf zu erzeugen. Bei solchen Systemen kann die Ver~ brennungazone in der oben beschriebenen Weise angefahren und die Verbrennung dann auf die erfindungsgemässe Verbrennungsart unter Anwendung von Gasgeschwindigksiten oberhalb der FlammenfortpfD.anKungs temperatur en umgeschaltet v/erden. Hit anderen V/orten: Der Betrieb der Verbrennung:;zone erfolgt sowohl hinsichtlich der Zündung als auch hinsichtlich dea Dauerbetrieb!; im Sinne der obigen Beschreibung, oit der Aufnahme, dass die Abgase nicht, zum Antrieb einer Gasturbine, sondern zur Erzeugung von Dampf durch indirekten '«armeaustausch verwendet werden.iiB bottom line to generate mechanical or electrical Uses energy. This combustion system can therefore be used as a heat source can be used in a steam boiler, the V. 'arms the exhaust gases are used, for example in a V / anserrohr boiler To generate steam. In such systems, the incineration zone can be approached in the manner described above the combustion then on the type of combustion according to the invention using gas velocities above the Flame continuation temperature switched to / ground. Hit another V / orten: The operation of the combustion:; zone occurs both with regard to the ignition as well as with regard to the continuous operation !; in the sense of the above description, with the inclusion, that the exhaust gases are not used to drive a gas turbine, but rather used to generate steam by indirect exchange of arms will.

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Claims

Sngelharä Minerals

& Chemicals Corporation. B-1089

Pat e η t a n a ρ r ü c h. e

experienced in the adiabatic oxidation of carbon fibers Fuels that are burned with the stoichiometric

the air volume has an adiabatic flame temperature of at least 1815 ° C, characterized in that dacs an intimate mixture of the vaporous fuel and air in a catalytic oxidation zone at one solid oxidation catalyst at temperatures of about 815 to 1650 ° C, a gas velocity before entering the catalyst, which is higher than the maximum fluff propagation speed of the mixture under these conditions, a volume ratio of free oxygen to fuel of at least about 1.1 times that of the complete combustion of the fuel stoichiometric required amount, oxidized, the composition of the mixture in the flammable area or on the. the narrower side of the same and the mixture under the conditions under which the oxidation is initiated, a theoretical adiabatic plasma egg temperature of about 8115 to 1650 ° 0, followed by that of the catalyst coming exhaust gas another amount of fuel in a non-catalytic oxidation zone at temperatures is oxidized from about 815 to 1650 ° C, with the proviso that the amount of catalyst used for additional oxidation less than half that required to completely oxidize the fuel to carbon dioxide and water Catalytic converter chain and the volume of the ca-

analytical oxidation zone is smaller than that of the non-catalytic Oxidationosone.

2. The method according to claim 1, characterized in that dp.ss to work kit with a fuel wipe, at least? twice that for complete oxidation of the fuel stoichietrically required amount of free Contains oxygen.

3. The method according to claim 2, characterized in that οan alα fuel used hydrocarbons.

Ί. Method according to claim 3, characterized in that the 3 one with a dwell time of the reaction mixture in the Oxidation zone of less than 0.05 seconds works.

5. The method according to claim 4, characterized in that Eau further oxidizes the output of the non-catalytic oxidation in a catalytic oxyrlation zone at temperatures of about 650 to 1650 ° C.

6. The method according to claim 1, characterized in that the Abgaa from the non-catalytic oxidation zone further in a catalytic oxidation zone at temperatures oxidized from about 540 to 1650 ° C.

7. A method of operating gas turbines, characterized in that a carbonaceous fuel is oxidized which, when burned with the a to chi owetri air, has a narrow e - '. Ne adiabatic flame temperature of at least 1615 ° C, indec! you get an intimate mixture of the vaporous fuel and air in a catalytic! Oxyriationnsone on a solid oxidation catalyst at temperatures of about. 815 to 1650 ° C, a gas velocity before ¹ June enters the catalyst, dj.c

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is higher than the maximum flame propagation speed of the mixture under these conditions, a volume ratio of free oxygen to fuel of at least about 1.5 times the amount stoichiometrically required for complete combustion of the fuel is partially oxidized, the composition of the mixture in the flammable Range or on the lean side thereof, the geiaisch under the conditions under which the oxidation is initiated, has a theoretical adiabatic flame temperature of about 315 to 1650 C, and the amount of catalyst in the catalytic oxidation zone less than half that amount which would be necessary to completely oxidize the fuel to carbon dioxide and water, whereupon the greater part of the fuel still contained in the exhaust gas coming from the catalytic converter is oxidized non-catalytically at temperatures of about 815 to 1650 ° G the exhaust gas from the l The last-mentioned oxidation used to drive a gas turbine.

8. The method according to claim 7, characterized in that one works at a volume ratio of air to fuel in the fuel mixture of more than about 20: 1.

9. The method according to claim 8, characterized in that the fuel used is hydrocarbons.

10. The method according to claim 9, characterized in that if the flow rate of the mixture at the inlet of the catalytic oxidation zone is greater than that maximum tarpaulin propagation speed works.

11. The method according to claim 10, characterized in that; wan at, a residence time of the reaction gap in the Oxidation zone of less than about 0.05 seconds is working.

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12. The method according to claim 11, characterized in that the exhaust gas from the non-catalytic oxidation on in a catalytic oxidation zone at temperatures oxidized from about 650 to 1650 ° C.

13. The method according to claim 12, characterized in that the downstream of the non-catalytic oxidation catalytic ^ oxidation between several turbine stages is carried out to heat the exhaust gas from a turbine stage before it is fed to the next turbine stage.

14. The method according to claim 7, characterized in that the exhaust gas from the non-catalytic oxidation continues oxidized in a catalytic oxidation zone at temperatures of about 540 to 1650 ° G.

15. The method according to claim 14, characterized in that that of the non-catalytic oxidation downstream of the catalytic ^ Oxidation between several turbine stages to heat up the exhaust gases from a turbine stage before it is supplied the same is carried out to the next turbine stage.

16. Gas turbine with several turbine stages, characterized by feeds for fuel (15, 21) and air (23), a catalyst (31) for catalytically oxidizing a mixture of fuel and air flowing through the turbine, a space (3?) For not -catalytic oxidation of the exhaust gas from the catalytic oxidation, the low-level catalytic oxidation space (32) having a larger volume than the catalyst (31), a line (35) for conveying the exhaust gas as the non-kuta.lytisehen oxidation ( 32) to a plurality of turbine stages (H, 51), a second catalyst (33) for ketalytic oxidation and reheating: -,! the exhaust gas from the first turbine stage

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(14) and a line (50) for conveying the reheated Exhaust gas to another turbine stage (51).

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