DE3142993A1 - Verfahren und vorrichtung zum vorheizen einer druck-wirbelbett-brennkammer und eines reinigungs-untersystems in einer gasturbinen-kraftwerksanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum vorheizen einer druck-wirbelbett-brennkammer und eines reinigungs-untersystems in einer gasturbinen-kraftwerksanlage

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DE3142993A1 DE19813142993 DE3142993A DE3142993A1 DE 3142993 A1 DE3142993 A1 DE 3142993A1 DE 19813142993 DE19813142993 DE 19813142993 DE 3142993 A DE3142993 A DE 3142993A DE 3142993 A1 DE3142993 A1 DE 3142993A1
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    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/16—Fluidised bed combustion apparatus specially adapted for operation at superatmospheric pressures, e.g. by the arrangement of the combustion chamber and its auxiliary systems inside a pressure vessel

Description

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsanlage mit Gasturbine, die mit einer Druck-Wirbelbett-Brennkammer, einem Untersystem aus Gasturbine und Luftkompressor und einem Untersystem zur Gasreinigung arbeitet, und insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorheizen der Druck-Wirbelbett-Brennkammer und des Gasreinigungs-Untersystems vor einem Kaltanlauf der Energieversorgungsanlage.
Bei einer Gasturbinen-Energieversorgungsanlage mit Druck-Wirbelbett-Brennkammer, wie sie beispielsweise in den US-Patentschriften 3 791 137 und 3 942 402 beschrieben sind, ist ein Gasreinigungs-Untersystem vorgesehen, um vor der Weiterleitung der Gase zur Gasturbine mitgerissene Feststoffteilchen aus den in der Brennkammer erzeugten Verbrennungsgasen zu entfernen, und es ist notwendig, die Brennkammer und das Gasreinigungssystem vor Einleitung eines Kaltanlaufs der Energieversorgungsanlage vorzuheizen. Falls die Brennkammer und das Gasreinigungs-Untersystem nicht vorgeheizt werden, kondensiert der durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entstehende Wasserdampf an den kühlen T .nenwänden der Brennkammer und des Gasreinigungs-Untersystems, und dieses Wasser mischt sich mit der Flugasche und anderen mitgerissenen Teilchen wie Kalziumoxid, so daß ein pastenartiges Material gebildet wird, das zu einer zementartigen Substanz aushärtet und die Brennkammer und das Gasreinigungs-Untersystem verschmutzt, so daß sich deren Wirksamkeit verschlechtert. Es ist wünschenswert, ein Verfahren oder eine Einrichtung zum Vorheizen der Brennkammer und Gasreinigungs-Untersystems mit hoher thermischer Wirksamkeit zu besitzen, da wegen der Größe der Brennkamine und des Gasreinigungs-Untersystems diese erst nach längerer Betriebszeit, wie z.B. 24 Stunden, ihre Betriebstemperatur im Normalbetrieb erreichen.
Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrieb+· .ng zum Vorheizen der Druck-Wirbelbett-Brennkammer und des Gasreinigungs-Untersystems einer Gasturbinenenergieversorgungsanlage mit einem Gasturbinen/Luftkompressor-Untersystem zu schaffen
wobei Verfahren und Vorrichtung relativ einfach und mit hoher thermischer Wirksamkeit versehen sind, um eine Kondensation an den Innenflächen der Brennkammer und des Gasreinigungs-Untersystems zu verhindern.
Dabei wird angestrebt, das Verfahren und die Vorrichtung zum Vorheizen der Druck-Wirbelbett-Brennkammer und des Gasreinigungsuntersystems der Energieversorgungsanlage vor dem KaItanlauf so auszubilden, daß keine besondere Wärmequelle getrennt von der Brennkammer, dem Gasreinigungs-Untersystern und dem GasturbinenZliUftkompressor-Untersystem der Anlage notwendig ist.
Dabei besteht ein Grundgedanke der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorheizen der Druck-Wirbelbett-Brennkammer und des Gasreinigungssystems einer Gasturbinen-Energieversorgungsanlage mit einem GasturbinenZLuftkompressor-Untcrsystora zu schaffen, wobei durch die Kompressionswärme erhitzte Druckluft benutzt wird, die relativ geringen Feuchtanteil besitzt*
Weiter wird angestrebt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorheizen der Innenflächen der Druck-Wirbelbett-Brennkammer und des Gasreinigungs-Untersystems zu schaffen, wobei das Gasreinigungs-Unter"system einen Separator der Art enthält, der Druckluftzufuhr braucht und so angeschlossen ist, daß er Druckluft von dem GasturbinenZLuftkompressor-Untersystem> einer Gasturbinen-Energieversorgungsanlage erhält, wobei eine Druckluft- · strömung durch das Gasreinigungssystem und die Brennkammer in umgekehrter Richtung zur Strömungsrichtung der Verbrennungsgase durch diese Bauteile vorgesehen ist.
Damit ergibt die vorliegende Erfindung ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung zum Vorheizen einer Druck-Wirbelbett-Brennkammer und eines Gasreinigungs-Untersystems einer Energie anlage vor ihrem "Kaltanlauf".
Die Gasturbinen-Energieversorgungsanlage ist so aufgebaut, daß die Druck-Wirbelbett-Brennkammer, das Gasreinigungs-Untersystem und ein Gasturbinen/Luftkompressor-Untersystem so miteinander verbunden sind, daß die Durchleitung von in der Brennkammer erzeugten Verbrennungsgasen zu dem Gasreinigungs-Untersystem erfolgt, in welchem mit den Verbrennungsgasen mitgerissenes feinverteiltes Material im wesentlichen entfernt wird, damit im wesentlichen reine Verbrennungsgase zu der Gasturbine des Gasturbinen-Luftkompressor -Untersystems zum Antrieb der Gasturbine und damit des Luftkompressors weitergeleitet werden. Die Druckluft wird zu dem Druck-Wirbelbett geleitet, um dieses zu verwirbeln und die Verbrennung von Festbrennstoff zu unterstützen sowie gleichzeitig die Verbrennungstemperatur zu steuern.
Die Vorheizungsvorrichtung umfaßt eine von der Druck-Wirbelbett-Brennkammer separate Verbrennungseinrichtung zur Erzeugung von Verbrennungsgasen. Eine erste Leitung ist zwischen der Verbrennungseinrichtung und der Gasturbine angeschlossen, um Verbrennungsgase zum Antrieb der Gasturbine (und damit des Luft- \ iioressors) zuzuleiten. Eine zweite Leitung ist vorgesehen zur Verbindung des Luftkompressors mit dem Gasreinigungs-Untersystem und der Wirbelbett-Brennkammer zur Zuleitung erhitzter Druckluft. Ein Ventil ist so eingesetzt, daß die Strömung gasförmigem Fluides von dem Gasreinigungs-Untersystem zur Gasturbine gesperrt werden kann. Eine Entlüftungseinrichtung für die Wxrbelbett-Brenrikammer und das Gasreinigungs-Untersystem ist vorgesehen, das wahlweise zur Verbindung des Innenraumes der br'ick-Wirbelbett-Brennkammer und des Gasreinigungs-Untersystems mit c^r Umgebung betrieben werden kann, um eine Strömung erhitzter Druckluft durch das Gasreinigungs-Untersystem, die Brennkammer und von dort zur Umgebung zu bewirken. Während Druckluft mit einer Temperatur von ca. 175°C (= 3500F) strömt, gibt sie an das Gasreinigungs-Untersystem und die Brennkammer Wärme ab, so daß die Innenflächen der Druck-Wirbelbett-Brennkammer und des Gasreinigungs-Untersystems aufgewärmt werden. Diese Vorwärmung verhindert die Kondensation von Wasserdampfan diesen
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Innenflächen beim Anlauf der Energieversorgungsanlage.
Insbesondere wird bei einer Energieversorgungsanlage ein Gasreinigungs-Untersystem aus einer Vielzahl von hintereinander verbundenen Separatoren eingesetzt, wobei der letzte Separator, bezogen auf die Strömungsrichtung der Verbrennungsgase im Normalbetrieb der Anlage, zur optimalen Wirksamkeit die Zuführung von Druckluft erfordert, wie es z.B. bei einem Reihen-SV-Staubsammler der Fall ist, der von der Firma Aerodyne Development Corporation, 29085 Solon Road, Cleveland, Ohio, USA hergestellt wird, und Vorheiz-Druckluft wird dann durch die gleiche Leitung zugeführt, die den letzten Separator während des Normalbetriebs der Anlage mit Druckluft versorgt. Die Entlüftungseinrichtung ist mit der Brennkammer verbunden, so daß die Druckluft durch das Gasreinigungs-Untersystem und die Brennkammer entgegengesetzt zur Richtung der Verbrennungsgase beim Normalbetrieb der Anlage fließt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vorheizen der Brennkammer und des Gasreinigungs-Untersystems besteht darin,' daß Verbrennungsgase in einer getrennt von der Wirbelbett-Brennkammer vorhandenen Brennkammer erzeugt werden und zum Antrieb der Gasturbine und damit des Luftkompressors zugeleitet werden,
durch
um durch die/Kompressionswärme erhitzte Druckluft zu erzeugen. Danach wird die Druckluft von Luftkompressor zu dem Reinigungs-Untersystem und der Wirbelbett-Brennkammer geleitet, während gleichzeitig die Strömung von gasförmigem Fluid vom Reinigungs-Untersystem zur Gasturbine gesperrt wird. Die Innenräume der Wirbelbett-Brennkammer unddes Gasreinigungs-Untersystems werden zur Umgebung hin entlüftet, so daß eine Druckluftströmung durch das Reinigungs-Untersystem und die Wirbelbett-Brennkammer bewirkt wird.
Dabei wird bei einer Art des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst Druckluft zum Gasreinigungs-Untersystem geleitet und die Brennkamme entlüftet, so daß die Richtung der Druckluftströmung durch das
Gasreinigungs-Untersystem und die Brennkammer entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Verbrennungsgase durch diese Komponenten beim Normalbetrieb der Anlage stattfindet.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert, in der die einzige Figur eine erfindungsgemäße Gasturbinen-Energieversorgungsanlage zeigt.
Die erfindungsgemäße Gasturbinen-Energieversorgungsanlage 10 umfaßt gemäß der Zeichnung eine Wirbelbett-Brennkammer 12, ein Gasreinigungs-Untersystem 14 und ein Gasturbinen-Luftkompressor-Untersystem 16, wobei die beiden UnI or sy steine 14 und 16 in der Zeichnung durch strichpunktierte Linien umschlossen sind.
Die Wirbelbett-Brennkammer 12 ist mit drei in Querrichtung angeordneten Teilwänden 18, 20 und 22 versehen, die den Innenraum der Wirbelbett-Brennkammer in eine Reaktions- oder Verbrennungszone 24, zwei Einlaßkammern 26 und 28 und eine Auslaßkammer 30 unterteilen. Die Wirbelbett-Brennkammer 12 ist über eine Leitung 32 mit einer Brennstoff-Versorgungseinrichtung 34 verbunden, von der aus feinzerteilter Brennstoff, beispielsweise Kohle mit hohem Schwefelgehalt, in die Verbrennungszone 24 geleitet wird. Über die Leitung 38 ist die Wirbelbett-Brennkammer 12 mit einer Versorgungseinrichtung 36 verbunden, und von dort wird in die Verbrennungszone 24 ein Absorptionsmaterial für Schwefeldioxid, beispielsweise gestoßener Dolomit, eingeführt. Die Teilwand 18 kann perforiert oder mit Düsen versehen sein, um Druckluft aus der Einlaßkammer 26 in die Verbrennungszone 24 zu verteilen. Um die Reaktionstemperatur der Verbrennungszone in einem Bereich von etwa 5O7°C bis 954°C zu halten, ist ein Wärmetauscher 40 in der Verbrennungszone 24 angebracht und so angeschlossen, daß aus der Einlaßkammer 28 Druckluft eingeleitet und erhitzte Luft in die Auslaßkammer 30 abgegeben wird. In der Verbrennungszone 24 entstehende Asche wird von dort über eine Ablaßleitung 42,
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einen Aschekühler 44 und einen Aschetrichter 45 entfernt.
Das Gasturbinen/Luftkompressor-Untersystem 16 enthält einen mit einer Gasturbine 48 zum Antrieb verbundenen Luftkompressor 46. Die Gasturbine 48 ist so angeschlossen, daß die von ihr abgegebenen Verbrennungsgase über Leitungen 52 und 54 zu einer freilaufenden Leistungsturbine 50 weitergeleitet werden. Ein Sperrventil 56 ist in der Leitung 54 vorgesehen, um den Abstrom der von der Turbine 48 abgegebenen Gase zur Leistungsturbine 50 zu steuern. Über eine Umgehungsleitung 58 mit Ventil 57 können die von der Turbine 48 abgegebenen Gase direkt zur Abgasleitung 60 der Leistungsturbine 50 geleitet werden. Von dieser Abgasleitung 60 oder direkt von der Abgasleitung 52 können die Abgaszu einem (nicht dargestellten) Resthitze-Boiler gelangen. Zur Steuerung des direkten Abstroms der Abgase von der Gasturbine 4 8 unter Umgehung der freilaufenden Leistungsturbine 50 zum Resthitze-Boiler ist ein Ventil 64 in der Leitung 62 vorgesehen, das im offenen Zustand Bei geschlossenem Ventil 57 in der Umgehungsleitung 58 und geschlossenem Ventil 56 diese Strömung erzeugt. Die freilaufende Leistungsturbine 50 ist mit einer Last, beispielsweise einem Wechselstromgenerator 66, zum Antrieb verbunden. Um einen Druckrückschlag in den Kompressor 46 zu verhindern, ist eine Schutzvorrichtung in Form eines Rückschlagventils 67 in der Haupt-Druckluftversorgungsleitung
69 vorgesehen, sowie ein Ablaßrohr 71 mit Ventil 73.
Das Reinigungs-Untersystem 14 in der Anlage 10 enthält eine Vielzahl von Separatoren 70, 72, 74 und 76, die über Leitungen 78, 80 und 82 so hintereinander geschaltet sind, daß sie nacheinander aus der Wirbelbett-Brennkammer 12 durch eine Auslaßleitung 84 austretende Verbrennungsgase aufnehmen. Der Separator
70 ist über eine Leitung 86 mit der Wirbelbett-Brennkammer 12 so zurückverbunden, daß unverbrannte, in den Verbrennungsgasen mitgerissene Brennstoffteilchen, die im Separator 70 abgetrennt werden, zur Verbrennung wieder in die Verbrennungszone 1.8 zurückgeleitet werden. Die im wesentlichen gereinigten Verbrennungsgase
werden vom Separator 76 über eine Auslaßleitung 88 abgegeben. Die Auslaßleitung 88 ist mit einer ersten Entlüftungseinrichtung verbunden, die ein Rohr 90 mit einem eingesetzten Ventil.92 umfaßt, das zu einem Druckwasser-Wäscher 94 führt, der über ein Rohr 96 mit eingesetztem Ventil 98 entlüftet werden kann, wenn das Ventil 98 geöffnet ist. Das Ventil 92 bleibt außer beim Anlaufen oder beim Abschalten der Energieversorgungsanlage 10 geschlossen. Der Separattor 76 kann, wie bereits in der Einleitung erwähnt, die Zuführung von Druckluft verlangen, wie es bei dem Reihen-SV-Staubsammler der Firma Aerodyne Development Corporation in 29085 Solon Road, Cleveland, Ohjo, USA, dor Fn.11 ist. Zur Versorgung des Separators 76 mit Druckluft ist dieser über ein Rohr 100 mit der Haupt-Druckluftleitung 6 9 verbunden. Beim Betrieb der Energieversorgungsanlage 10 wird ein gewisser Anteil der gesamten Druckluft direkt über das Rohr 100 zum Separator 76 geführt. Das Rohr 100 ist mit einem Absperrventil 104 versehen, um den Luftstrom vom Luftkompressor 46 zum Separator 76 zu steuern. Ein Rohr 106 verbindet die Auslaßkammer30 der Wirbelbett-Brennkammer mit dem Rohr 100 und weiter mit einem Rohr. 108 für gereinigte Verbrennungsgase, das von dem Auslaßrohr 88 des Separators 76 zur Gasturbine 48 führt, um gereinigte Verbrennungsgase mit hoher Temperatur zu dieser zu leiten. In dem Abschnitt des Rohres 106 zwischen den Verbindungsstellen mit den Rohren 100 und 108 ist ein Ventil 110 eingesetzt, durch das der Druckluft-Zustrom gesteuert werden kann entsprechend dem Bedarf des Separators 76, und der über das Rohr 106 zum Rohr 108 umgeleiteten Luft- bzw. Gasmenge.
Zusätzlich zum Haupt-Druckluftrohr 69 sind Zweigrohre 114 und 116 vorgesehen, um beim Betrieb der Anlage Druckluft zur Druck-Wirbelbett-Brennkammer 12 zu leiten. Das Zweigrohr 114 ist an einem Ende mit dem Hauptdruckluftrohr 69 und am anderen mit der Einlaßkammer 26 verbunden und führt dieser Druckluft zu. Das Zweigrohr 116 ist an einem Ende mit dem Hauptdruckluftrohr 69 und am anderen Ende mit der Einlaßkammer 28 verbunden. Der Druckluftstrom durch die Zweigrohre 114 und 116 wird durch
Ventile 118 bzw. 120 gesteuert. Im Normalbetrieb werden die Ventile 118 und 120 so eingestellt, daß eine Verteilung der durch den Kompressor 46 über die Hauptdruckluftleitung 69 abgegebene Druckluft so erfolgt, daß etwa ein Anteil von 1/3 zur Verwirbelung der Brennstoffteilchen und zur Stützung ihrer Verbrennung in die Einlaßkammer 26 und ein Anteil von etwa 2/3 zur Einlaßkammer 28 zum Durchfließen des Wärmetauschers 40 und Kühlen der Verbrennungszone 24 geleitet wird.
Eine Parallelleitung oder Umleitung 122 ist zur Aufnahme von Druckluft an das Hauptdruckluftrohr 69 angeschlossen und leitet die so aufgenommene Druckluft zu einer Hilfsbrennkammer 124. Es wird Brennstoff wie öl oder Gas wahlweise in die Brennkammer 124 eingeleitet, um dem Rohr 114 erhitzte Gase zuzuführen, die dann zur Einlaßkammer 26 der Wirbelbett-Brennkammer 12 gelangen, wenn, z.B. beim Anlaufbetrieb, die Druckluft aufgeheizt werden soll. In der Parallelleitung 122 ist ein Ventil 126 vorgesehen, um den Druckluft strom zur Hilfsbrennkammer 124 zu steuern.
Erfindungsgemäß werden vor dem Kaltanlauf,d.h. dem Anlaßbetrieb vom vollständig abgekühlten Zustand aus, der Energieversorgungsanlage 10 die Wirbelbett-Brennkammer 12 und das Gasreinigungs-Untersystem 14 vorgeheizt, um die schädlichen Auswirkungen von Wasserniederschlag an den Innenflächen der Wirbelbett-Brennkammor 12 und dor Separatoren 70, 72, 74 und 76 des Gasreinigungs-Untersystems 14 zu verhindern. Dieses Vorheizen wird dadurch bewirkt, daß eine zweite Hilfsbrennkammer 130 vorgesehen ist, die einen Teil des Gasturbinen/Luftkompressor-Untersystems 16 bilden oder von ihr getrennt sein kann. In der Brennkammer 130 wird Brennstoff wie öl oder Gas verbrannt, und die Verbrennungsgase werden über ein Auslaßrohr 132 der Brennkammer 130 zum Antrieb der Gasturbine und damit des Kompressors in das Rohr 108 eingeleitet. Im Anfangszustand kann Druckluft von einer (nicht dargestellten) Hilfsdruckluftquelle zur Brennkammer 130 zugeführt werden, bis der Kompressor 46 ausreichende Drehzahl erreicht hat, um die erforder-
liehe Druckluft zur Verbrennung in der Brennkammer 130 über die Rohre 69 und 134 abzugeben. In dem Rohr 134 ist ein Ventil 136 vorgesehen, um den Druckluftzustrom zur Brennkammer 130 zu steuern. Während des Vorheizens sind die Ventile 92, 110, 118, 120 und 126 sowie das Ventil 138 im Rohr 108 zwischen der Verbindungsstelle der Rohre 106 und 132 mit diesem Rohr geschlossen. Das Ventil 104 im Rohr 100 ist dabei geöffnet, um den Zustrom von Druckluft, die durch die Kompressionswärme auf etwa 150°C (- 3000F) erhitzt wurde, zuzulassen. Die Druck-Wirbelbett-Brennkammer 12 ist mit einer Entlüftungseinrichtung versehen, die in der gezeigten Weise aus einer Leitung 140 mit einem Strömungssteuerventil 142 bestehen kann. Die Leitung 140 ist an einem Ende mit dem Innenraum der Druck-Wirbelbett-Brennkammer 12 und über ein Filter 144 am anderen Ende zur Umgebung angeschlossen. Dieses Filter kann die (nicht dargestellte) Filterkammer der Anlage oder ein getrenntes Filterelement sein, um vor dem Ablassen der Druckluft an die Umgebung mitgerissene Teilchen abzusondern, Alternativ kann als Entlüftungseinrichtung ein (nicht dargestelltes) Mannloch der Brennkammer 12 verwendet werden, das zur Brenn- oder Reaktionszone 24 Zutritt gibt und mit einem (nicht dargestellten) entfernbaren Mannlochdeckel versehen ist. Nach Abnehmen des Mannlochdeckels kann in das Mannloch ein (nicht dargestelltes) Filterelement eingesetzt werden, um die an die Umgebung austretende Druckluft zu filtern. Bei geöffnetem Ventil 142 bzw. abgenommenem Mannlochdeckel fließt Druckluft durch das Rohr 100 zum Separator 76 und von dort über die Leitung 82 zum Separator 74, über die Leitung 80 zum Separator 72, über die Leitung 78 zum Separator 70 und von dort über die Leitung 84 zur Brennkammer 12 in umgekehrter Richtung zur Strömungsrichtung der in der Wirbelbett-Brennkammer 12 während des Normalbetriebs der Anlage erzeugten Verbrennungsgase. Vom Separator 70 strömt die Druckluft auch durch die Ablaßleitung 86 und gelangt von der Wirbelbett-Brennkammer 12 über die Leitung 140 und den Filter 144 (bzw. über das geöffnete Mannloch) zur Umgebung.
Dieser Druckluftstrom wird so lange aufrechterhalten, bis die Innenflächen der Wirbelbett-Brennkammer 12 und des Gasreinigungs-Untersystems 14 ausreichend aufgeheizt sind, um einen Wasserniederschlag oder eine Kondensation beim Anlaufbetrieb der Energieversorgungsanlage auszuschließen.
Dabei ist zu verstehen, daß bei Verwendung eines Separators 76, der bei seinem Normalbetrieb keine Druckluftzufuhr verlangt, statt der normalerweise vorgesehenen Leitung oder des Rohres 100 ein derartiges Zusatzrohr am Separator 76 angeschlossen werden kann, um die umgekehrt zur Normalströmungsrichtung der Verbrennungsgase erfolgende Durchströmung mi t erwärmter Druckluft nach der erfindungsgemäßen Art zu erzielen.
Bei Verwendung eines solchen Separators, der keine Druckluftzufuhr im Normalbetrieb verlangt, kann auch das Rohr 100 und die Entlüftungsleitung 140 mit Ventil 142 weggelassen werden und die Vorheizung mit Druckluft durch Öffnung der Ventile und 98 zum Anschluß des Gasreinigungs-Untersystems 14 an die Aurtenluft und öffnen des Ventiles 118 bewirkt werden, so daß Druckluftzufuhr in die Einlaßkammer 26 der Wirbelbett-Brennkammer 12 über das Hauptdruckluftrohr 69 und das Zweigrohr 114 erfolgt. Bei dieser Betriebsart sinddanndie Ventile 110, 12Ο, 126 und 138 geschlossen zu halten. Von der Einlaßkammer 26 gelangt die Druckluft dann durch die Verbrennungszone 24 in der gleichen Strömungsrichtung wie sonst die Verbrennungsgase beim Normalbetrieb der Anlage zum Gasreinigungs-Untersystem 14. Danach fließt die Druckluft vom Gasreinigungs-Untersystem 14 über das Rohr 90, den Wäscher 94 und das Rohr 96 an die Umgebung ab.
Damit ergibt die vorliegende Erfindung eine neuartige Vorrichtung und ein neuartiges Verfahren zum Vorheizen einer Druck-Wirbelbettkammer und eines Gasreinigungs-Untersystems bei einer damit ausgerüsteten Energieversorgungsanlage, die größere thermodynamische Wirksamkeit bei einfachem und kostensparendem Aufbau erbringen.

Claims (8)

  1. - Patentansprüche -
    Gasturbinen-Kraftwerksanlage mit einer Druck-Wirbelbett-Brennkammer (12), einem Gasreinigungs-Untersystem (14) und einem Gasturbinen/Luftkompressor-Untersystem (16), die miteinander zur Erzeugung von Verbrennungsgasen in •ler Brennkammer und zum Durchleiten dieser Gase durch das Ga -reinigungs-Untersystem und gereinigter Verbrennungsgase von dem Gasreinigungs-Untersystem zur Gasturbine zum Antrieb des Luftkompressors verbunden sind, wobei der Luftkompressor zur Zuleitung von Druckluft zu der Brennkammer angeschlossen ist, gekennzeichnet durch
    a) eine neben der Wirbelbett-Brennkammer (12) getrennt vorgesehene Verbrennungseinrichtung (130) zur Erzeugung ■ von Verbrennungsgasen,
    b) eine erste Leitungseinrichtung (132, 108) zur Verbindung der Verbrennungseinrichtung (130) mit der Gasturbine (48) des Gasturbinen-Luftkompressor-Untersystems (16) zur Zuleitung von Verbrennungsgasen zur Gasturbine, um diese und dadurch den Luftkompressor (46) anzutreiben,
    c) oino zweite I.rettungseinrichtung (69, 100; 69, 114) zur Verbindung des Luftkompressors (46) mit dem Gasreinigungs-Untersystem (14) und der Wirbelbett-Brennkammer (12) zur Zuleitung erhitzter Druckluft,
    d) in der zweiten Venti!einrichtung angeordnete, in eine Stellung zur Verhinderung von Fluidstrom von dem Gasreinigungs-Untersystem zur Gasturbine betätigbare Ventileinrichtungen (110; 138) r
    e) Entliif t.ungsoinrichtungen (142, 144; 90, 94, 96) für die 1 niHMir'iuino rior Wirbclhctt-nronnkammer und des Gasrcinigungs-Untersystems, die wahlweise zur Verbindung dieser Innenräume mit der Umgebung betätigbar sind, um eine Strömung von erhitzter Druckluft durch das Gasreinigungs-Untersystem und die Wirbelbett-Brennkammer zu bewirken und diese dadurch aufzuheizen.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungseinrichtung (142, 144) mit der Wirbelbett-Brennkammer (12) verbunden ist und daß die zweite Leitungseinrichtung (69, 100) den Luftkompressor (46) zunächst mit dem Gasreinigungs-Untersystem (14) verbindet, so daß erhitzte Druckluft vom Luftkompressor durch das Gasreinigungs-Untersystem und von dort in die Wirbelbett-Brennkammer in umgekehrter Richtung zur Richtung ." des Verbrennungsgasstromes im Normalbetrieb der Anlage strömt.
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  3. 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Entlüftungseinrichtung eine durch einen zum Vorheizen entfernbaren Deckel verschlossene Öffnung in der Brennkammerwand ist.
  4. 4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Gasreinigungs-Untersystem (14) eine Reihe von seriell miteinander verbundenen und an die Brennkammer (12) zum aufeinanderfolgenden, zum Aufnehmen von Verbrennungsgasen von der Kammer beim Normalbetrieb der Anlage angeschlossenen Separatoren (70, 72, 74, 76) enthält, und daß die zweite Leitungseinrichtung (69, 100) an dem, bezogen auf den Verbrennungsgasstrom beim fiormalbetrieb der Anlage letzten Separator (76) angeschlossen ist.
  5. 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Separator ein mit Druckluft betriebener Zyklon-Separator (76) ist und daß die zweite Leitungseinrichtung (69, 100) beim Normalbetrieb der Anlage zur Druckluftzuleitung zum letzten Separator (76) dient.
  6. 6. Verfahren zum Vorheizen der Brennkammer und des Reinigungs-Untersystems vor dem Kaltanlauf in einer Gasturbinen-Energieversorgungsanlage mit einem Gasturbinen/Luftkompressor-Untersystem, einer bruck-Wirbelbett-Brennkammer und einem an der Brennkammer zur Aufnahme von Verbrennungsgasen von der Brennkammer und zum Entfernen mitgerissener feinzerteilter Materie aus den Verbrennungsgasen angeschlossene und mit dem Gas- tv :binen/Luftkompressor-Untersystem zur Weiterleitung von gereinigten Verbrennungsgasen zur Turbine zum Antrieb derselben und damit des Kompressors verbundenen Ro.i nigungs-Untersystem, wobei das Gasturbinen/Luftkompressor-Untersystem zur Zulieferung von Druckluft mit der Wirbelbett-Brennkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet ,
    a) daß in einer neben der Wirbelbett-Brennkammer getrennt vorhandenen Verbrennungseinrichtung Verbrennungsgase erzeugt und zur Gasturbine zum Antrieb derselben und dadurch des
    Luftkompressors zugeleitet werden,
    b) daß durch die Kompressionswärme aufgeheizte Druckluft zu dem Rainigungs-Untersystem und der Wirbelbett-Brennkammer zugeleitet wird,
    c) daß eine Strömung von gasförmigem Fluid von dem Reinigungs· Untersystem zur Gasturbine verhindert wird, und
    d) daß der Innenraum der Wirbelbett-Brennkammer und des Reinigungs-Untersystems entlüftet wird, um eine Strömung der erhitzten Druckluft durch das Reinigungs-Untersystern und die Wirbelbett-Brennkammer zu bewirken.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6 bei einem Reinigungssystem mit einer Vielzahl von seriell miteinander verbundenen Separatoren, dadurch gekennzeichnet , daß die erhitzte Druckluft dem bezogen auf den Verbrennungsgasström durch das Reinigungs-Untersystem beim Normalbetrieb der Anlage letzten aus der Vielzahl von Separatoren zunächst zugeführt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Brennkammer und dem Gasreinigungs-Untersystem entlüftende Druckluft zum Entfernen von mitgerissenen Teilchen vor Entlassung an die Umgebung gefiltert wird.
DE19813142993 1980-02-08 1981-10-29 Verfahren und vorrichtung zum vorheizen einer druck-wirbelbett-brennkammer und eines reinigungs-untersystems in einer gasturbinen-kraftwerksanlage Granted DE3142993A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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US06/119,798 US4315400A (en) 1980-02-08 1980-02-08 Method of and apparatus for preheating pressurized fluidized bed combustor and clean-up subsystem of a gas turbine power plant

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