DE2816984C2 - Einrichtung zum Betrieb einer Abgasturbine - Google Patents
Einrichtung zum Betrieb einer AbgasturbineInfo
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Description
20
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betrieb einer Abgasturbine mit einem mit kondensierbaren
Dämpfen beladenen Hochdruckgas, welches vor seiner Entspannung nacheinander einem ersten Wärmetauscher
zur Kältetrocknung, eineca. Tropfenabscheider und einem zweiten Wärmetauscher zur Wiedererwärmung
zuführbar ist.
Bei der Anwendung chemischer Verfahren fallen häufig Hochdruckgas in Form von Inertgasgemischen
an, die mit kondtwsierbaren Dämpfen sehr unterschiedlicher
Natur und Konzentration beladen sein können. Es wird angestrebt, die im Betrieb der Hochdruckgase
vorhandenen Energien möglichst vollständig zu nutzen.
Hierzu ist es insbesondere bekannt, die mechanische Energie der Hochdruckgase unter Einsatz einer
Abgasturbine nutzbar zu machen.
Ein störungsfreier Betrieb der Abgasturbine setzt voraus, daß innerhalb der Turbine die Kondensation der
im Hochdruckgas enthaltenen kondensierbaren Dämpfe und erst recht jede Eisbildung aufgrund anfallenden
Kondensates ausgeschlossen ist
Die eingangs definierte Einrichtung (GB-PS 6 42 215)
dient zum Betrieb einer Gasturbine mit schwerem Heizöl, wobei diese Einrichtung auch zum Einsatz in *5
chemischen Verfahrensanlagen vorgesehen ist. Bei dieser Einrichtung wird das Hochdruckgas vor seiner
Entspannung nacheinander in einem ersten Wärmetauscher einer Kältetrocknung und in einem zweiten
Wärmetauscher einer Wiedererwärmung unterzogen. Bei dieser bekannten Einrichtung wird jedoch weder auf
die Umweltbelastung Rücksicht genommen, noch erfolgt gezielt eine Rückgewinnung von Prozeßstoffen
aus dem vorangegangenen chemischen Prozeß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Betrieb einer Abgasturbine verfügbar
zu machen, bei der ebenfalls Kondensation und Eisbildung in der Abgasturbine vermieden und zusätzlich
die Beladung des entspannten Gases mit kondensierbaren Dämpfen verringert wird. Insbesondere soll
ein Austritt von Schadstoffen zur Entlastung der Umwelt weitgehend vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen
Einrichtung zum Betrieb einer Abgasturbine dadurch gelöst, daß der Abgasturbine ein dritter Wärmetauscher
nachgeschaltet ist, der unter Zwischenschaltung eines Flüssigkeitskreislaufs zum Entzug von Wärme aus dem
Hochdruckgas in dem ersten Wärmetauscher vorgesehen ist, und daß der zweite Wärmetauscher mit
Fremd-Heizmittel betrieben ist.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird das die kondensierbaren Dämpfe mit führende Hochdruckgas
im Bereich des Wärmetauschers für die Kältetrocknung auf Temperaturen bis nahe dem Wassergefrierpunkt
gekühlt, wobei die im Hochdruckgas enthaltenen kondensierbaren Dämpfe infolge Unterschreitung ihrer
Taupunkttemperatur anteilmäßig kondensieren. In Verbindung mit der Abscheidung der im Bereich des
Wärmetauschers für die Kältetrocknung gebildeten Flüssigkeitstropfen innerhalb des Tropfenabscheiders
erfolgt vor der Abgasturbine eine erhebliche Verminderung des Anteils kondensierbarer Dämpfe im Gesamtgemisch,
womit. der Dampfteildruck verkleinert wird und so die Kondensation der mitgeführten Dämpfe
innerhalb der Abgasturbine und erst recht eine Eisbildung durch anfallendes Kondensat innerhalb der
Turbine wegen Unterschreitung der Taupunkttemperatur in deren Bereich verhindert wird.
Die Abscheidung der im Bereich des Wärmetauschers für die Kältetrocknung gebildeten Flüssigkeitstropfen
im Tropfenabscheider bedeutet aber gleichzeitig, daß das aus der Abgasturbine austretende entspannte Gas einen
Feuchtigkeitsgrad besitzt, der gegenüber demjenigen des anströmenden Hochdruckgases erheblich
vermindert ist Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Umweltbelastung durch Kondensation
von Schadstoffen aus dem entspannten Gas somit ohne weiteres stark verringert, ohne daß das aus der
Abgasturbine austretende Gas zur Abscheidung dieser Stoffe noch einem Absorber, Wäscher od. dgl. zugeführt
zu werden brauchte.
Es haben die in Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführten Versuche ergeben, daß die
Konzentration der im austretenden, entspannten Gas noch enthaltenen Dämpfe und damit der insoweit
vorhandenen Schadstoffe in einem solch starken Maße vermindert ist, daß sie weit unter de;i vorgeschriebenen
Höchstwerten für umweltbelastende Konzentrationen liegt
Strömt das mit den kondensierbaren Dämpfen beladene Hochdruckgas beispielsweise mit einem
Druck ρ von 21 bar, einer Temperatur t von 500C sowie
einem Feuchtigkeitsgrad χ von 3 g/kg heran, besitzt das Gas nach seinem Durchtritt durch den Wärmetauscher
für die Kältetrocknung z.B. einen Druck ρ von 20,93 bar, eine Temperatur r von 4° C und einen
Feuchtigkeitsgrad χ von 0,03 g/kg. Durch den nachgeschalteten, mit einem Fremd-Heizmittel betriebenen
Wärmetauscher wird das Gas sodann beispielsweise bei gleichbleibendem Feuchtigkeitsgrad χ von 0,03 g/kg und
einem Druck ρ von 20,8 bar auf eine Temperatur t von 1600C gebracht Das aus der Abgasturbine austretende
entspannte Gas weist schließlich bei einem unveränderten Feuchtigkeitsgrad χ von 0,03g/kg z.B. eine
Temperatur t von — 58° C bei einem Druck ρ von 1,0 bar
auf.
Indem die mitgeführten kondensierbaren Dämpfe vor der Turbine innerhalb des Tropfenabscheiders abgeschieden
werden, lassen sich auf einfache Weise wichtige und teure Prozeßstoffe zurückgewinnen, wie
z. B. Essigsäure. Ferner zeichnet sich die Einrichtung durch einen geringen Energiebedarf aus. Dieser ergibt
sich einerseits daraus, daß das aus der Abgasturbine austretende entspannte Gas für die Kältetrocknung
verwendet wird, im Rahmen dieses Kälteprozesses also keine zusätzlichen Energiekosten anfallen. Der geringe
Energiebedarf folgt zum andern daraus, daß nur einmal eine Gaserwärmung durchgeführt wird, womit die
Heizenergiekosten gering gehalten werden können.
Das Wesen der Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In der Figur ist jeweils der
Strömungsweg des Gases strichpunktiert eingezeichnet und die Strömungsrichtung des Gases durch die Pfeile X
veranschaulicht
Beim Betrieb der Abgasturbine 9 tritt das mit kondensierbaren Dämpfen beladene Hochdruckgas
zunächst in einen als Röhrenbündelaustauscher ausgebildeten
ersten Wärmetauscher 6 für Kältetrocknung ein. Das Gas gelangt von diesem Wärmetauscher 6 in
einen Tropfenabscheider 7 in Form eines Zyklons, um von diesem in einen zweiten Wärmetauscher 8 für die
Wiedererwärmung überführt zu werden. Dieser Wärmetauscher 8 ist mit einem in Richtung des Pfeils Y
hindurchgeführten Heizmittel-Dampf betrieben und ebenfalls als Röhrenbündelaustauscher ausgebildet.
An den Wärmetauscher 8 für die Wiedererwärmung schließt sich die einstufige Abgasturbine 9 an. Der
Abgasturbine 9 ist ein dritter Wärmetauscher 10 nachgeschaltet dessen flüssiges Arbeitsmittel unter
Einwirkung der Pumpe 11 in Richtung der Pfeile Zdurch
den Wärmetauscher 6 für die Kältetrocknung hindurchgeführt wird, unter Oberführung der hinter der
Abgasturbine 9 anfallenden Kälteenergie zur Kondensation der im Hochdruckgas befindlichen Dämpfe.
Bei der Durchführung der beiden Verfahren sind beispielsweise die oben angegebenen Werte von Druck
p. Temperatur t und Feuchtigkeitsgrad χ verwirklicht
Das aus der Abgasturbine 9 des erfindungsgemäßen Verfahrens austretende entspannte Gas verläßt den
Luft-Flüssigkeits-Wärmetauscher 10 z.B. mit einer
Temperatur t von —3°C bei einem Druckp von 1 bar.
Claims (1)
- Patentanspruch:Einrichtung zum Betrieb einer Abgasturbine mit einem mit kondensierbaren Dämpfen beladenen Hochdruckgas, welches vor seiner Entspannung nacheinander einem ersten Wärmetauscher zur Kältetrocknung, einem Tropfenabscheider und einem zweiten Wärmetauscher zur Wiedererwärmung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasturbine (9) ein dritter Wärmetauscher (10) nachgeschaltet ist, der unter Zwischenschaltung eines Flüssigkeitskreislaufs zum Entzug von Wärme aus dem Hochdruckgas in dem ersten Wärmetauscher (6) vorgesehen ist'und . daß der zweite Wärmetauscher (8) mit Fremd-Heizmittel betrieben ist
Priority Applications (1)
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| DE2816984A DE2816984C2 (de) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | Einrichtung zum Betrieb einer Abgasturbine |
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| DE2816984A DE2816984C2 (de) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | Einrichtung zum Betrieb einer Abgasturbine |
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| DE2816984A1 DE2816984A1 (de) | 1979-10-31 |
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| WO1986007411A1 (en) * | 1985-06-07 | 1986-12-18 | Imatran Voima Oy | Air turbine |
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1978
- 1978-04-19 DE DE2816984A patent/DE2816984C2/de not_active Expired
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