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Kraftwerksanl age Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von
Energie im allgemeinen und auf eine Anlage, bei der Brennstoff zum Erzeugen von
Hitze verbrannt wird, die dann in elektrische Energie umgewandelt wird, im besonderen.
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Bei einer üblichen Kraft station wird Kohle oder öl verbrannt und
die so erzeugte Hitze dient zur Lieferung eines hohen Dampfdruckes. Dieser wird
dann zum Antrieb einer Turbine und zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet.
Ein Faktor, der den Gesamtwirkungsgrad solcher Anlagen begrenzt, besteht darin,
daß, nachdem der Dampf in der Turbine expandiert ist, kondensiert werden muß, so
daß die latente Wärme verloren geht. Dadurch wird der Gesamtwirkungsgrad der Anlage
stark herabgesetzt. Durch größere Anlagen, die mit hohem Dampfdruck arbeiten, kann
ein leichtes Ansteigen des Wirkungsgrades erzielt werden.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Anlage anzugeben, die für
einen Wirkungsgrad entwickelt werden kann, der mindestens dem üblicher Dampfkesselanlagen
vergleichbar
ist und die vergleichsweise viel kleiner gehalten
werden kann.
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Gemäß der Erfindung enthält die Energieanlage einen Brenner mit einem
fluidisierten Bett, bei dem Brennstoff verbrannt wird, um Wärme zu erzeugen, aus
der durch Erhitzen eines von einem Kompressor zur Turbine einer Gasturbine strömenden
Gases Wärme gewonnen wird, die die Gasturbine antreibt, wobei die Turbine wiederum
so angeordnet ist, daß sie eine Ausgangsenergie liefert, z.B.
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durch Antreiben eines elektrischen Generators, der elektrische Energie
abgibt.
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Eine solche Anlage kann verhältnismäßig kompakt sein, weil sehr hohe
Hitzemengen in kleinen Räumen in fluidisierten Bettbrennern untergebracht werden
können und die Gasturbine selbst im Vergleich mit einer Dampfturbine bei einer üblichen
Dampfkesselkraftanlage verhältnismäßig ebenfalls kompakt gehalten werden kann. Außerdem
sind die Temperaturen bei einem üblichen Dampfkessel verhältnismäßig gleichmäßig
ohne Hitzestellen und so können die Materialien der Rohre und des Bettes so gewählt
sein, daß sie nahe ihrer Belastungsgrenze betrieben werden können. Ferner tritt
in dem zum Betrieb der Gasturbine verwendeten Gas keine Phasenverschiebung auf und
somit werden Verluste verborgener Wärme vermieden, die auftreten, wenn Dampf kondensiert
und das Kondensat dem Kessel wieder zugeführt wird.
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Vorzugsweise wird der Brenner mit dem fluidisierten Bett mit einem
Druck betrieben, der meistens, d.h. innerhalb der Größenordnung einer Atmosphäre
identisch ist, wobei der Druck des Gases für die Gasturbine erhitzt wird. Auf diese
Weise kann das zu erhitzende Gas durch Rohre hindurchgehen, die in das fluidisierte
Bett eintauchen, und
die Rohre müssen nicht besonders dick sein,
da sie großen Differentialdrücken nicht widerstehen müssen. Wegen der sehr hohen
Temperaturen des fluidisierten Bettes ist dieses ein Vorteil, da es viel leichter
ist, Röhren herzustellen und auch billiger zu beschaffen, die hohe Temperaturen
aushalten und nicht gleichzeitig auch hohe Differentialdrücke. Die Rohre können
deshalb dicht an ihren Belastungsgrenzen betrieben werden und können auch vergleichsweise
billig sein. Beim Eintauchen der Rohre in das fluidisierte Bett kann man auch sehr
hohe Hitzeübertragungsgeschwindigkeiten erzielen. Dies wird durch die dünnen Rohrwände
unterstützt. Obwohl vorzugsweise die Gasdrücke im fluidisierten Bett und in den
Rohren bei praktisch identischen Drücken gehalten werden, sind Anordnungen erwünscht,
die gewährleisten, daß der Druck des Gases in den Rohren stets etwas höher als der
in den Brennern mit dem fluidisierten Bett ist, so daß beim Ausfall eines Rohres
feste Stoffe vom fluidisierten Bett nicht in die Gasturbine abgezogen werden, die
die Turbinenblätter beschädigen.
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Durch Erhitzthalten des Gases und des fluidisierten Bettes bei etwa
demselben Druck untereinander können Teile der Anlage bei einer konstanten Temperatur
betätigt werden, wobei Belastungsschwankungen durch Druckschwankungen der Strömung
angepaßt werden. Weil die Gasgeschwindigkeitee durch die verschiedenen Anlagenteile
hindurch praktisch konstant sein können, kann somit die Anlage bei einem scheinbar
konstanten Wirkungsgrad über einen weiten Belastungsbereich, z.B. von 20 bis loo
% bei voller Leistung einfach durch Einstellen der Drücke und dadurch der Strömung
betrieben werden.
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Außerdem können sehr rasche Belastungsschwankungen erreicht werden,
ohne daß Probleme thermischer Expansion
wegen der konstanten Temperatur
auftreten, die über den ganzen Belastungsbereich konstant gehalten werden. Das für
die Verwendung in der Gasturbine erhitzte Gas kann
auf verhältnismäßig hohe Temperaturen, z.B. über 8ovo0 C erhitzt werden. Dies führt
zu einem ,irkungsgrad der Gasturbine, der mit dem der Dampfturbine verglichen werden
kann. Auch die Turbinenteile können verhältnismäßig klein im Vergleich mit der Dampfturbine
üblicher Kraftwerkanlagen gehalten werden, weil sie bei höheren Gasauslaßdrücken
als Dampfturbinen arbeiten und weniger Flüssigkeit verarbeiten.
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Vorzugsweise wird die Gasturbine im geschlossenen Kreis betrieben.
Das Gas kann somit fortlaufend aus dem Kompressor zirkulieren, wird erhitzt, geht
dann zur Expansionsturbine, um zu arbeiten, und kehrt dann zum Kompressor zurück.
Außerdem kann das Gas von einem gemeinsamen Kompressor aus zirkulieren, erhitzt
werden, zur Expansionsturbine gehen und danach zum gemeinsamen Kompressor zurückkehren,
der auch komprimierte Luft zum Speisen des fluidisierten Brettes zum Verbrennen
liefert.
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In diesem Fall ergibt sich somit der Vorteil, daß die Gasdrücke erhitzt
werden und das Gas im Brenner mit dem fluidisierten Bett praktisch identisch sein
muß, ohne daß hierzu besondere Steuereinrichtungen notwendig wären.
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Verlustwärme wird von der Gasturbinenschleife durch Abkühlen des Gases
in entsprechender Weise ausgeschieden.
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Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß das Gas in einem Wärmeaustauscher
mit Kühlwasser oder einem Luftstrom geführt wird. Da die Verlustwärme bei viel höherer
Temperatur ausgeschieden wird, als dies bei Dampfkraftanlagen der Fall ist, wenn
die Gase durch Wärmeaustauscher mit Kühlwasser gekühlt werden, benötigt man viel
weniger Kühlwasser pro Wärmeeinheit der zurückgeführten Hitze.
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In der Anlage nach der erfindung würde nur das Wasser benötigt werden,
das dieses Kühlwasser ist, und so kann man das Speisen einer komplexen und teuren
Entsalzungsanlage vermeiden, wenn eine solche zum Reinigen des Wassers bei Verwendung
in einem üblichen Dampfkessel notwendig sein sollte.
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enn die Gasturbine als vollstandig eschlossene Schleife betrieben
wird, kann das hierfür verwendete Gas beispielsweise Helium oder Kohlendioxyd sein.
Der Vorteil bei der Verwendung von Helium besteht darin, daß die llärmeübertragungsgeschwindigkeit
bei Helium sehr viel höher sein kann, während der Vorteil bei der Verwendung von
Kohlendioxyd der ist, daß es bei Drücken nahe dem Verdichtungspunkt verwendet werden
kann und es somit starker zusammengedrückt werden kann. Um zu gewährleisten, daß
der Druck des Gases in dieser geschlossenen Schleife, die durch die in den Brenner
mit dem fluidisierten Bett getauchten Rohre hindurchgeht, bei einem Druck liegt,
der sehr dem Druck im fluidisierten Brenner identisch ist, wird der Umlauf dementsprechend
geregelt.
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Eine Einrichtung dient zum Ablassen des Gases aus der Schleife, wenn
die Anlage stillzelegt werden soll, z.B.
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zum Vermeiden einer Beschädigung an den in das Bett getauchten Rohren.
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enn die Gasturbine und das fluidisierte Bett einen gemeinsamen Kompressor
besitzen, wird der Gasstrom durch die Gasturbine somit Luft sein. In diesem Fall
besteht keine Notwendigkeit zum Ablassen von Energie bei Stilllegung der Anlage.
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Der Brenner mit dem fluidisierten Bett kann als Brennstoff Kohle oder
einen anderen festen Brennstoff verwenden.
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Der Brenner kann auch ein Gas, z.B. ein Naturgas, zusammen mit inerten
festen feuerfesten Partikeln verwenden, die das Bett bilden.
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Bei einer vorteilhaften Form der erfindung verwendet der Brenner als
Brennmaterial Heizöl. Dieses wird in ein fluidisiertes Bett aus festen Partikeln
geführt. 'wenn das Heizöl Schwefel- und Vanadiumverschmutzunzen enthält und das
Bett aus festen Partikeln besteht, die z.B. Karbonate oder Oxide von Kalzium und/oder
Magnesium sind, können die Partikel durch einstellen der Menge von Luft im Bett
so angeordnet werden, daß der Schwefel aus dem Heizöl in Form eines Kalzium- und
Magneslumsulfides entfernt wird. Diese Sulfidpartikel können dann entfernt und in
Überschußluft verbrannt werden, um Oxidpartikel zu erhalten, die zum Bett und in
Schwefeldioxid zurückgeführt werden, das dann beispielsweise beim Herstellen von
Schwefelsäure verwendet werden kann. Durch anpassen dieses Behelfs kann man den
Schwefel verwenden, der sonst verloren gehen und die Umwelt verschmutzen würde.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindung kann der Brenner aus zwei
fluidisierten retten bestehen, die in Reihe übereinander angeordnet sind. Das untere
Bett ist so anb geordnet, daß es mit einem schwefelhaltigen Heizöl Welle fert wird,
und enthält beispielsweise Kalziumoxidpartikel.
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Dieses Bett wird beim Vorliegen eines verhältnismäßig Kleinen Anteils
von überflüssiger Luft, z.R. 05 5a, betrieben. Auf diese Reise reagiert der zchvJefel
im Heizöl mit Kalziumoxid zu Kalziumsulfidpartikeln. Die heißen Abgase aus diesem
Bett gehen nach oben in das obere Bett und fluidisieren dort die Kalziumoxidpartikel.
Die Wärmeaustauschrohre, durch die das Gas aus der Gasturbine hindurchgeht, um erhitzt
zu werden, tauchen in das obere Bett ein. Das obere Bett wird ständig mit einer
frischen Menge von
Kalziumcarbonatpartikeln gespeist, um Verluste
aufzufüllen, und dort werden diese frischen Kalziumcarbonatpartikel durch die hohen
Temperaturen zersetzt und ergeben Kalziumoxidpartikel, die zum unteren Bett absinken,
wo sie zum Entfernen des Schwefels dienen. Aus dem unteren Bett wird ein Teil von
schwefelhaltigen Partikeln ständig abgezogen und der Schwefel wird aus diesen Partikeln
durch Erhitzen in einem weiteren fluidisierten Bett bei einer Uberschußmenge von
Luft entfernt, was Kalziumoxidpartikel ergibt, die dann wieder in das untere Bett
und in Schwefeloxid zurückgeführt werden, das beispielsweise an eine Claus-Anlage
geführt wird, um den Schwefel zurückzugewinnen. justatt die Schwefel enthaltenden
Partikel aus dem unteren Bett abzuziehen, können diese in einer Zone dieses Bettes
mit Uberschußluft gebrannt werden und das erzeugte S02 kann durch einen vom Feuergas
getrennten Ausgang entfernt werden.
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Wenn alle Rohre, in denen das Gas durch die Gasturbine hindurchgehende
Gas erhitzt wird, brauchen nicht in das fluidisierte Bett getaucht zu werden. Vorzugsweise
werden die meisten Rohre wegen der sehr hohen Ubertragungsgeschwindigkeiten, die
erzielt werden können, in das Bett getaucht, aber einige Rohre können auch über
dem Bett angeordnet und Konvektionsrohre sein, die durch die heißen Gase aus dem
Bett geführt werden.
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Außerdem können mehrere reihenweise miteinander verbundene fluidisierte
Betten bei geringeren Temperaturen in der Richtung der heißen Verbrennungsgase zum
Abgaskanal hin arbeiten, wobei das Gas für die Gasturbine progressiv durch den Kühler
und dann die heißeren Betten durch Durch laufen durch Rohre, die in die Betten getaucht
sind, erhitzt werden.
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Um den Ausgang der Anlage gemäß der Erfindung zu vergrößern, kann
man mehrere fluidisierte Betten parallel anordnen, damit eine größere Menge heißen
Gases in der Gasturbine verwendet wird.
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Die erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der
Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist: Figur 1 ein Strömungsdiagramm einer
Ausführung einer Kraftwerksanlage nach der Erfindung; Figur 2 ein Strömungsdiagramm
einer zweiten Ausführung nach der Erfindung; Figur 3 ein Strömungsdiagramm eines
abgeänderten Brenners mit fluidisiertem Bett zur Verwendung in der Anlage nach Figur
1 oder Figur 2.
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Die Anlage nach Figur 1 enthält einen Brenner 12 mit einem fluidisierten
Bett und eine Gasturbine 14 mit geschlossener Schleife. In dem Bett 12 wird der
Brennstoff verbrannt und die erzeugte Wärme dient zum Erhitzen der durch die Rohre
16 hindurchgehenden Gase. Die Rohre 16 sind in das fluidisierte Bett getaucht und
das heiße Gas dient dann zum Antrieb der Gas turbine 14.
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Die Gasturbine enthält einen Kompressor 18, bei dem das Gas in geschlossener
Schleife komprimiert wird, und einen Wärmeaustauscher 20, zu dem die komprimierten
Gase gelangen und vorgeheizt werden, bevor sie zu den Rohren 16 gelangen. Die heißen
Gase aus den Rohren 16, die in das fluidisierte Bett getaucht sind, gehen dann zur
Expansionsturbine 22, in der sie expandieren und nutzbringende Arbeit verrichten.
Danach gehen die Gase, die noch verhältnismäßig heiß sind, zum Wärmeaustauscher
20, wo sie im Wärmeaustauscher mit den Gasen aus dem Kompressor
verlaufen
und diese Gase vorheizen. Diese Gase gehen dann an einen weiteren Wärmeaustauscher
24, in dem sie abgekühlt werden, bevor sie zum Kompressor 18 zurückgeleitet werden.
Das Kühlmittel für den Wärmeaustauscher 24 kann Luft oder Kühlwasser sein. Der Kompressor
18 und die Expansionsturbine 22 befinden sich auf einer gemeinsamen Welle 26, die
auch mit einem elektrischen Generator 28 gekuppelt ist und die überschüssige, von
der Expansionsturbine 22 erzeugte Energie, die die durch den Kompressor 18 verbrauchte
überschreitet, wird vom Generator zum Erzeugen elektrischer Leistung benutzt.
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Der Brenner 12 mit dem fluidisierten Bett wird mit komprimierter Luft
durch eine Leitung 30 geführt. Zunächst wird die Luft durch einen Kompressor 32,
der an der Welle 33 liegt, komprimiert. Diese Luft wird dann in einem Wärmeaustauscher,
beispielsweise mit Kühlwasser, gekühlt und die gekühlte vorkomprimierte Luft wird
dann an einen Kompressor 36 gelegt, der sich an der Welle 26 befindet.
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Die vom Kompressor 36 an der Welle 26 komprimierte Luft geht über
die Leitung 30 zum fluidisierten Bett 12.
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Im Brenner 12 werden die komprimierten Gase aus der Leitung 30 zum
Fluidisieren der Partikel verwendet. Der Brennstoff, der durch den Einlaß 40 geliefert
wird, wird in der Luft verbrannt. Die heißen Abwärmeprodukte verlassen den Brenner
über die Leistung 42 und gelangen an eine Expansionsturbine 44, die sich ebenfalls
an der Welle 26 befindet. Nach der Expansion in der Turbine ge]angen dann die Abgase
durch die Leitungen 46 und 48 zu einer Turbine 50 mit einer Niederdruckexpansion,
die sich an der Welle 33 befindet, und von dort an einen nicht dargestellten Abzug.
Der Kompressor 32 und die Turbine 50 liegen an der gemeinsamen Welle 33 und arbeiten
ohne äußere Belastung.
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Dies ergibt eine Arbeitsflexibilität der Anlage über einen weiten
Belastungsbereich.
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Weil die Turbinen 22 und 44 verhältnismäßig klein und somit verhältnismäßig
billig sind, können sie nach einer kurzen Betriebsdauer, z,B. von 20 ooo Stunden,
ersetzt werden, was ihr Arbeiten bei hohen Temperaturen erleichtert.
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Um die Anlage anzulassen und während des Betriebes zu regeln, wird
ein kleiner Teil der komprimierten Luft vom Kompressor 32 durch die Leitung 52 an
einen Kompressor 54 geführt, der sich zwischen den Leitungen 46 und 48 befindet.
In diesem Brenner wird Brennstoff in der Mischung von Abgasen und Gasen aus der
Leitung 52 verbrannt und dann durch die Expansionsturbine 50 zum Abzug geleitet.
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Die Turbine mit geschlossener Schleife kann Helium als Gas enthalten.
Die Schleife arbeitet in bei Gasturbinen bekannter Weise. Der Wärmeaustauscher 20
ist ein Rohr.
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Ein Mantelwärmeaustauscher mit einer vergleichsweise großen Wärmeaustauschfläche
ergibt einen guten Wirkunksgrad, da die beiden Gasströmungen beim Wärmeaustausch
im allgemeinen eine Temperaturdifferenz von etwa 20 bis 50° C besitzen.
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Die Anlage wird so betrieben, daß das fluidisierte Bett praktisch
auf konstanter Temperatur, z.B. auf 8ovo0 C, gehalten wird. Diese Temperatur soll
so hoch wie möglich sein, um den Wirkungsgrad der Anlage zu verbessern.
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Die Kompressoren 32 und 36 werden dann in solcher Weise und bei solcher
Geschwindigkeit betrieben, daß der Druck im Bett so proportional wie möglich dem
verbrannten Brennstoff ist, doh. proportional der geforderten AusgangsleistungO
Auf diese Weise hält man die Gasgeschwindigkeit im fluidisierten Bett annähernd
konstant und man kann somit
das Volumen des fluidisierten Bettes
über den normalen Arbeitsbereich der Anlage praktisch konstant halten.
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Soll die Leistung erhöht werden, so werden die Strömung durch das
Bett und der Druck erhöht, aber die Gasgeschwindigkeit kann dann praktisch konstant
gehalten werden.
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Der Gasdruck im geschlossenen Umlauf wird ebenfalls entsprihend dem
Druck im Brenner eingestellt, um den Gasdruck in den Rohren 16 praktisch gleich
dem Gasdruck im Bett über dem Bereich der Betriebsleistungen zu halten.
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Auf diese Weise kann der Differentialdruck an den Rohren 16 stets
verhältnismäßig niedrig gehalten werden, d.ho bei weniger als etwa einer Atmosphäre.
Somit können auch diese Rohre verhältnismäßig dünnwandig sein. Dies verringert die
Kosten, macht sie im Betrieb zuverlässiger und ermöglicht höhere }7ärmeübertragungsgeschwindigkeiten
zwischen den Partikeln des fluidisierten Bettes und dem Gas in den Rohren 16. Außerdem
ist es erwünscht, den Gasdruck in den Rohren 16 etwas höher als den Gasdruck im
Bett zu halten, so daß beim Ausfall eines Rohres feste Partikel nicht in das geschlossene
Umlaufsystem gelangen und einen Schaden an den Blättern der fflxpansionsturbine
32 verursachen können.
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Beispielsweise kann die Eingangsluft am fluidisierten Bett einen Druck
von etwa 50 Atmosphären besitzen, während das Bett bei einer Temperatur von etwa
800 bis logo0 C arbeitet. Die Ausgangsverbrennungsgase liegen bei etwa 50 Atmosphären
und bei 700 bis logo0 C. Bei der Gasturbine mit geschlossener Schleife liegt der
Eingang der Rohre 16 bei etwa 4oo bis 6000° C, während der Ausgang an 700 bis logo0
C liegt0 Diese sehr hohen Eingangstemperaturen an der Turbine 44 können hohe Viirkungsgrade
für die Anlage und insbesondere für die Gasturbine mit geschlossener Schleife erzielen.
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Obwohl der Kompressor 36 und die Xpansionsturbine 44 an der zelle
26 dargestellt sind, die sie mit der Turbine 22 und dem Kompressor 18 sowie dem
Generator 28 gemeinsam haben, können sie auch je an einer besonderen Welle liegen.
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Die Kompressoren 32 und 36 können mit einer einstellbaren Beschaufelung
versehen sein, um die Flexibilitot der Ärbeitsweise der Anlage zu erhöhen.
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Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, kann ein Not-Akkumulator
mit dem Gasturbinenumlauf verbunden sein.
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Die heißen Hochdruckgase können bei einem Ausfall des fluidisierten
Bettes in diesen Akkumulator abgelassen werden.
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Neil das zu kühlende Gas im iärmeaustauscher 24 auf einer viel höheren
Temperatur als der in einen üblichen Dampfkesselanlage kondensierte Dampf liegt,
kann man verhältnismäßig kleine Mengen Kühlwasser verwenden. Auch können die Gase
im Wärmeaustauscher 24 durch ein Luftgebläse gekühlt werden.
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Es können auch Wärmeaustauscher zum Vorheizen der Verbrennungsluft
vor ihrem Eintritt in das fluidisierte Bett und zum Zurückgewinnen von Hitze aus
den Abgasen vor ihrem Gang zum Abzug vorgesehen werden.
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Der Brenner kann mit einem entsprechenden Brennstoff, z.B. mit Kohlenstaub
oder einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff zusammen mit inerten partikeln
betrieben werden. Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung
besitzt der Brenner mit fluidisiertem Bett die in Figur 3 dargestellte Form.
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Bei der Anlage nach Figur 2 besitzen Teile, die denen der Anlage 1o
in Figur 1 ähnlich sind, dieselben Bezugszeichen und werden nicht besonders beschrieben.
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Die Anlage 60 unterscheidet sich von der Anlage 1o darin, daß ein
gemeinsamer Kompressor 62 sowohl für die Gasturbine 14 als auch zum Liefern von
Luft an den Brenner 12 vorgesehen ist. Diese Anlage besitzt den wichtigen Vorteil,
daß der Luftdruck in den Rohren 16 notwendigerweise dem Luftdruck im Brenner 12
genau identisch sein muß. Die Rohre 16 können somit verhältnismäßig dünne Wandungen
aufweisen und außerdem ist eine Einrichtung zum Ablassen von Luft in die Gasturbine
bei einem Notfall nicht notwendig.
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In anderer Hinsicht besitzt die Anlage 60 ähnliche Vorteile wie die
Anlage lo in Figur 1.
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Die bevorzugte Ausführung eines Brenners mit fluidisiertem Bett zur
Verwendung in Anlagen nach den Figuren 1 und 2 wird in Figur 3 gezeigt. Dieser Brenner
80 besteht aus einem oberen fluidisierten Bett 82, in dem die Rohre 16 eintauchen,
und einem unteren fluidisierten Bett 84.
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Damit Teilchen vom oberen Bett in das untere gelangen, ist ein Uberlauf
86 vorgesehen, so daß die Höhe des Bettes 82 konstant gehalten wird.
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Zum unteren Bett 84 gelangt durch eine Leitung 40 Brennstoff, z.B.
gashaltiges Öl oder Naturgas mit schwefligen Verschmutzungen und ausreichend Luft,
um über eine Leitung 88 einen kleinen Uberschuß von z.B. 15 Jo über dem zum Verbrennen
des Brennstoffes zu geben. Der größere Teil der Luft aus der Leitung 3o wird durch
die Leitung 9o an das obere Bett 82 geführt.
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Die Partikel im unteren Bett sind zum Beispiel Kalzium-oder Maznesiumoxidpartikel.
Unter Bedinzungen, bei denen das Bett mit einem verhältnismaßig geringen Uberschußanteil
an Luft betrieben wird, reagiert der Schwefel aus dem Brennstoff mit den Oxidpartikeln
und ergibt Kalzium- oder Magnesiumsulfidpartikel.
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Die heißen Verbrennungsgase aus dem Bett 84 gehen zusammen mit anderen
unverbrannten Gasen nach oben uiid werden mit einem überschuß an Luft gemischt,
der durch die Leitung 9o geliefert wird, und dann in das Bett 82. In diesem Bett
erfolgt die vollständige Verbrennung des jetzt entschwefelten Heizöls. Die Hitzeausgangsleistung
dient zum Erhitzen des Gases in den Rohren 16 und treibt die Gas turbine nach den
Figuren 1 und 2 an. Die heißen Abgase verlassen den Brenner durch die Leitung 42.
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Ein ständiger Rückfluß von Partikeln aus dem unteren Bett 84 erfolgt
hier durch eine Leitung 92. Diese Partikel gehen an ein anderes fluidisiertes Bett
94. Hier werden sie vor eine tberschußmenge heißer Luft aus der Leitung 96 fluidisiert.
Das Kalzium- oder Magnesiumsulfid reagiert mit der Luft zu Schwefeldioxid- und Kalziumoxidpartikeln.
Vom Bett 94 wird über die Leitung 98 ein ständiger Rückstrom von Kalzium- oder Magnesiumoxidpartikeln
zum ?fett 84 geführt. Die Gase aus dem Bett 94 mit S02 verlassen es über die Leitung
loo und das Schwefeldioxid wird z.B. in einer Claus-Anlage zurückgewonnen, um eine
Verschmutzung der Atmosphäre zu verhindern und es bei der Produktion von Schwefelsäure
zu verwenden. Die Schwefelrückgewinnungsanlage kann bei etwa demselben Druck wie
das fluidisierte Bett 82 betrieben werden und die Abgase aus der Sdhwefelrückgewinnungsanlage
können durch die Turbine 44 der Anlagen 1o und 60 zur Rückgewinnung von Energie
hieraus expandiert werden.
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Zur Aufbereitung von Verlusten von Partikeln aus dem Bett 82 wird
eine kleine Lenge frischer Partikel dem Bett 82 über die Leitung 102 hinzugefügt.
Diese Partikel können beispielsweise Kalziumkarbonatpartikel sein, die bei hchen
Temperaturen im Bett 82 zerfallen und die notwendigen Kalziumoxidpartikel ergeben.
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Durch Verwenden des fluidisierten Bettes 8o nach Figur 3 erhält man
den zusätzlichen Vorteil, daß die Anlage nach der Erfindung die atmosphäre nicht
mit großen Mengen Schwefeldioxid verschmutzt. Du gegen wird das Schwefeldioxid einem
praktischen Zweck, z.3. der Schwefel säureproduktion zugeführt.