DE804983C - Verfahren und Anlage zur Ausnutzung der Energie, die in brennbaren, aus Gasgeneratoren, chemischen Apparaturen u. dgl. anfallenden Gasen enthalten ist - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Ausnutzung der Energie, die in brennbaren, aus Gasgeneratoren, chemischen Apparaturen u. dgl. anfallenden Gasen enthalten ist

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DE804983C
DE804983C DEA629A DEA0000629A DE804983C DE 804983 C DE804983 C DE 804983C DE A629 A DEA629 A DE A629A DE A0000629 A DEA0000629 A DE A0000629A DE 804983 C DE804983 C DE 804983C
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gases
heat exchanger
medium
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gas
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-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
    • F02C3/26Gas-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 the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28Gas-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 the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • Verfahren und Anlage zur Ausnutzung der Energie, die in brennbaren, aus Gasgeneratoren, chemischen Apparaturen u. dgl. anfallenden Gasen enthalten ist In vielen industriellen Betrieben werden brennbare Gase als Haupt- oder Nebenprodukte erzeugt, wobei sie häufig; mit relativ hoher Temperatur anfallen. Bei ihrer Weiterförderung und allenfalls auch zwecks Reinigung werden solche Gase meistens abgekühlt. ohne daß sich dabei deren fühlbare Wärme verwerten läßt.
  • Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren und eine Anlage zur Ausnutzung der Energie, die in brennbaren, aus Gasgeneratoren, chemischen Apparaten u. dgl. anfallenden Gasen enthalten ist.
  • Zweck der Erfindung ist, die Verwertung der Energie, d. h. der fühlbaren und der Verbrennungswärme in Gasturbinenanlagen von der Bauart zu ermöglichen, bei der das Arbeitsmittel in einem geschlossenen Kreislauf arbeitet und mittelbar, d. h. durch Zufuhr von Wärme durch Wandungen hindurch, erhitzt wird. In einer Anlage dieser Art gibt äeiiiiilj der I:i-findulig mindestens ein Teil der allfallenden Gase in einem Oberflächenwärmeaustatischer fühlbare Wärme an mindestens einen Teil des im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Älediums ab. Diesem Medium wird dann an einer anderen Stelle seines Weges in einem Oberflächenerhitzer, in welchem ein Anteil der anfallenden Gase verbrannt wird, eine weitere aus der Verbrennung stammende Wärmemenge zugeführt, und zwar vorzugsweise die Wärmemenge, welche es noch erfordert, damit das im geschlossenen Kreislauf arbeitende NkIedium vor der Turbine eine vorgeschriebene Temperatur aufweist.
  • Auf der "Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen desErfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellungsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. r eine Anlage, in der die anfallenden brennbaren Gase restlos durch einen Oberflächenwärmeaustauscher gehen, während von dem in einem geschlossenen Kreislauf arbeitenden Medium nur ein Teil durch diesen Vorwärmer geht, und Fig. 2 eine Anlage, in der die Strömungsverhältnisse in bezug auf den Oberflächenwärmeaustauscher gerade umgekehrt als bei der Anlage nach Fig. i sind.
  • In Fig. i bezeichnet i einen aufgeladenen Gasgenerator, d. h. einen Generator, in dessen Vergasungsschacht die Gaserzeugung unter einem Druck vor sich geht, der über dem Atmosphärendruck liegt. Die für die Gaserzeugung benötigte Luft wird dem Generator i von einem Verdichter 2 geliefert, der sie aus der Umgebung ansaugt und in eine an -,Jeti. Generator i angeschlossene Leitung 21 fördert. ' 3,15ezeichnet einen Oberflächenwärmeaustauscher; in 'den alle im Gasgenerator i erzeugten brennbaren Gase durch eine Leitung 4 gelangen. 5 bezeichnet ,eipe Turbine einer Gasturbinenanlage, in welcher `das arbeitende Medium einen geschlossenen Kreislauf durchläuft. Zu dieser Anlage gehört ferner ein Verdichter 6, der das in der Turbine 5 entspannte Gas wieder auf -einen höheren Druck bringt und alsdann in eine Leitung 7 fördert. Diese Leitung 7 unterteilt sich an der Stelle 8 in zwei Zweige 9 und io. Der Zweig ist an den Wärmeaustauscher 3 angeschlossen, und der in letzteren durch den Zweig 9 gelangende Teil des in einem geschlossenen Kreislauf arbeitenden Mediums nimmt im Wärmeaustauscher 3 Wärme von den diesen durchströmenden, vom Gasgenerator i anfallenden heißen Gasen auf und gelangt nach der dabei erfolgten Erhitzung in eine Leitung iol, die an den Eintrittsstutzen der Turbine 5 angeschlossen ist.
  • Der erwähnte Leitungszweig io ist an das Heizsystem i i eines Oberflächenerhitzers 12 angeschlossen. Eine Leitung 13 stellt eine Verbindung zwischen dem Heizsystem i i und der bereits erwähnten Leitung iol her. Die das Heizsystem ii und den Oberflächenwärmeaustauscher 3 durchströmenden Teilströme des im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Mediums sind somit parallel geschaltet. Im Oberflächenerhitzer 12 wird ein Teil der aus dem Wärmeaustauscher 3 austretenden brennbaren Generatorgase verbrannt, damit an dieser Stelle des Weges, den das im geschlossenen Kreislauf arbeitende -Medium durchläuft, diesem Medium eine weitere Wärmemenge zugeführt werden kann. Letztere wird vorzugsweise der Wärmemenge entsprechen, die es noch erfordert, damit das betreffende Medium vor der Turbine 5 eine vorgeschriebene Temperatur aufweist. Der übrige Teil des aus dem Oberflächenwärmeaustauscher 3 austretenden Anfallgases strömt durch eine Leitung 14 einer nicht gezeigten Verbrauchsstelle zu.
  • Die Turbine 5 treibt den Verdichter 2 an, der die zum Aufladen des Gasgenerators i und zur Vergasung benötigte Luft fördert. Bei der beschriebenen Anlage wird somit fühlbare Wärme, die in den brennbaren, aus dem Gasgenerator i anfallenden Gasen enthalten ist, zur Erzeugung mechanischer Energie ausgenutzt. Um eine Anpassung an den eventuell veränderlichen Leistungsbedarf des von der Turbine 5 angetriebenen Energieverbrauchers 2 zu ermöglichen, ist in die Leitung 15, durch welche anfallende Generatorgase dem Oberflächenerhitzer 12 zuströmen, ein Regulierorgan 16 eingebaut, so daß sich der in den Oberflächenerhitzer 12 gelangende Anteil anfallender brennbarer Gase dem erwähnten Leistungsbedarf anpassen und der Erhitzungsgrad des durch das Heizsystem i i strömenden Anteils des im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Mediums somit beherschen läßt.
  • Bei der beschriebenen Anlage ist die Ausnutzung der fühlbaren Wärme anfallender brennbarer Gase in einer Gasturbine auch dann möglich, wenn die erwähnten Gase einen großen Gehalt anVerunreinigungen aufweisen, was nicht möglich wäre, wenn die Anlage eine sogenannte offene Gasturbine aufweisen würde, in der mit Hilfe jener Anfallgase erzeugte Treibgase zu verarbeiten wären. Das hängt damit zusammen, daß bei einer erfindungsgemäßen Anlage die verunreinigten brennbaren Gase im Oberflächenwärmeaustauscher 3 nur mit der Außenfläche von Wärmeaustauschrohren, die sich verhältnismäßig leicht reinigen lassen, in Berührung kommen, während bei offenen Gasturbinen die verunreinigten Treibgase mit der Schaufelung der Turbine direkt in Berührung kommen, wobei infolge Verschmutzung der Turbine rasch eine Verschlechterung ihres Wirkungsgrades verursacht wird.
  • In der in Fig. 2 gezeigten Anlage sind die Teile, welche denen der Fig. i entsprechen, mit denselben Bezugszeichen belegt. Bei dieser zweiten Ausführungsform durchströmt das in einem geschlossenen Kreislauf arbeitende Medium restlos den Oberflächenwärmeaustauscher 3 und wird, nachdem es in diesem Wärme aufgenommen hat, im Heizsystem i i des Oberflächenerhitzers 12 weiter erhitzt, damit es am Eintritt in die Turbine 5 eine vorgeschriebene Temperatur aufweist. Die dem Gasgenerator i entströmenden Gase durchströmen den Oberflächenwärmeaustauscher 3 nur zum Teil, indem ein Anteil dieser Anfallgase an der Stelle 17 aus der Leitung 4 abgezweigt und durch eine Leitung 18 in den Brennraum des Oberflächenerhitzers 12 übergeführt wird. Ein in die Zweigleitung 18 eingebautes Einstellventil i9 gestattet, die in den Oberflächenerhitzer 12 gelangende Menge brennbarer Anfallgase zu verändern und somit die im Heizsystem i i dem im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Medium zugeführte Wärme der vom Verdichter 2 jeweils verbrauchten Energie anzupassen.
  • In Fig. 2 sind noch ein von der Turbine 5 angetriebener weiterer \utzleistungsempfänger 20 und ein an den geschlossenen Kreislauf über eine absperrbare Leitung 21 angeschlossener Arbeitsmittelspeicher 22 gezeigt. 23 bezeichnet eine absperrbare, ein Auslassen von Medium aus dem Kreislauf gestattende Leitung.-.. Je nach der Größe der von den \utzleistungsempngern 2 und 20 geforderten Leistungsabgabe wird der Druckpegel im geschlossenen Kreislauf durch Einlassen von Arbeitsmittel aus dem Speicher 22 bzw. durch Auslassen von Arbeitsmittel durch die Leitung 23 geändert. Dabei hat man es in der Hand, mit Hilfe des Einstellventils 16 bzw. i9 die dem Oberflächenerhitzer i i zuströmende Menge brennbarer Anfallgase der von der Turbine 5 jeweils abzugebenden Leistung anzupassen, so daß sich erreichen läßt. daß das im geschlossenen Kreislauf arbeitende Medium bei allen Belastungen der Anlage am Eintritt in die Turbine 5 die erwünschte Temperatur aufweist.
  • Der Druckpegel im geschlossenen Kreislauf kann auch dadurch geändert werden, daß in der in Fig. 2 gezeigten Weise durch eine absperrbare Leitung 2-4 zusätzliches Arbeitsmittel aus dem Verdichter 2 abgezapft und an einer Stelle 25 in den Kreislauf eingeführt wird.
  • Da der den Oberflächenwärineaustauscher 3 durchströmende Teil des im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Mediums sich unter höherem Druck (z. B. 15 at) befindet, so lassen sich in diesem -#\'ärmeaustausclier günstige Druckverhältnisse für den Wärineaustatisch und infolgedessen auch wirtschaftlich günstige Abmessungen erzielen.
  • Das im geschlossenen Kreislauf arbeitende Medium kann Luft oder ein anderes Gas sein, wie z. B. Helium, ein Gemisch auf Heliumbasis, Wasserstoff, Stickstoff.

Claims (3)

  1. PATEIITAISPRI'CHE: i. Verfahren zur Ausnutzung der Energie, die in brennbaren, aus Gasgeneratoren, chemischen Apparaten ti. dgl. anfallenden Gasen enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der anfallenden Gase in einem Oberflächenwärmeaustauscher fühlbare Wärine an mindestens einen Teil eines in einem geschlossenen Kreislauf arbeitenden Mediums einer Gasturbinenanlage abgibt und daß diesem Medium an einer anderen Stelle seines `Veges in einem Oberflächenerhitzer. in welchem ein Anteil der anfallenden Gase verbrannt wird, eine weitere Wärmemenge zugeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das in einem geschlossenen Kreislauf arbeitende Medium nur zum Teil den Oberflächenwärmeaustauscher durchströmt. wobei dem übrigen Teil dieses Mediums in einem Oberflächenerhitzer, in -,velchem ein Teil der Anfallgase verbrannt wird, Wärme zugeführt und dieser übrige Teil anschließend vor der Turbine dem im Oberflächenwärmeatistauscher erhitzten Anteil beigemengt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das in einem geschlossenen Kreislauf arbeitende `ledium den Oberflächenwärmeaustauscher restlos durchströmt und anschließend in einem Oberflächenerhitzer. in wel chem ein Anteil der anfallenden Gase verbrannt wird, noch weiter erhitzt wird. Anlage zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, bei welcher die anfallenden Gase einem unter Druck arbeitenden Gasgenerator entströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbinenanlage einen Verdichter antreibt, der die für den Gasgenerator benötigte Luft fördert.
DEA629A 1949-01-21 1950-01-14 Verfahren und Anlage zur Ausnutzung der Energie, die in brennbaren, aus Gasgeneratoren, chemischen Apparaturen u. dgl. anfallenden Gasen enthalten ist Expired DE804983C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE956552C (de) * 1954-01-14 1957-01-17 Eschweiler Bergwerksverein Verfahren zum Verbundbetrieb von thermischen Entgasungsvorrichtungen mit offenen Gasturbinenanlagen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE956552C (de) * 1954-01-14 1957-01-17 Eschweiler Bergwerksverein Verfahren zum Verbundbetrieb von thermischen Entgasungsvorrichtungen mit offenen Gasturbinenanlagen

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