DE903390C - Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung brennbaren Nuetzgases und mechanischer Energie mittels Gaserzeugungsanlage und Gasturbine - Google Patents

Description

• Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung brennbaren Nutzgases und mechanischer Energie mittels Gaserzeugungsanlage und Gasturbine Bei Gasturbinen, die mit Gas aus Gaserzeugern beliebiger Art betrieben werden, ist man genötigt, das Gas mit hohem Luftüberschuß zu verbrennen, um die Verbrennungstemperatur in für die Turbine erträglichen Grenzen zu halten. Das Abgas einer solchen Anlage ist wertlos und wird gegebenenfalls nach Ausnutzung seiner fühlbaren Wärme in die Atmosphäre ausgeblasen.
• Gegenstand der Erfindung ist dagegen ein Verfahren, bei dem gleichzeitig mechanische Energie erzeugt und nutzbares Gas gewonnen wird. Zu diesem Zwecke verbrennt man das in einem Gasgenerator erzeugte Gas unter erhöhtem Druck nur unvollständig durch Entspannung in einer Gasturbine und führt deren Abgase nach einer Behandlung im Sinne einer Umwandlung in ein Gas hohen Heizwertes weiterer Verwendung zu. Die Vorteile dieses neuen Arbeitsverfahrens können natürlich am besten zur Geltung kommen bei Benutzung eines Druckgasgenerators, der den gasförmigen Brennstoff gleich bei dem Betriebsdruck der Gasturbine liefert. Um Schwierigkeiten durch RuBbildung u. dgl, bei der unvollständigen Verbrennung zu vermeiden, wird man den Druckgasgenerator zweckmäßig bei einer so hohen Temperatur betreiben, daB praktisch nur Kohlenoxyd und Wafferstoff neben Kohlendioxyd und Wasserdampf, aber nur wenig Methan im Gas enthalten ist.
• Von besonderer Bedeutung ist das Verfahren für Gasturbinen mit erhöhtem Gegendruck in Verbindung mit Gasgeneratoren noch höheren Druckes.
• Die unvollständige Verbrennung vor der Turbine erhöht den Gehalt des Gases an Wasserdampf und Kohlendioxyd. Den Wasserdampfgehalt kann man durch einfache Abkühlung, den Kohlendioxydgehalt durch Auswaschen bei dem noch genügend hohen Druck vermindern oder durch andere bekannte Mittel, Man kann diese Gase aber auch in bekannter Weise durch Leiten über glühende Kohle in einem nachgeschalteten Gasgenerator reduzieren und dadurch wieder in Brenngas verwandeln.
• Dieses letzte Verfahren kommt hauptsächlich bei Gegendrücken in Frage, die zu klein sind, um die Kohlensäure noch durch Lösen in Druckwasser entfernen zu können; es hat den Vorteil, daß die fühlbare Wärme des Abgases der Turbine dem Prozeß des Gasgenerators zugute kommt. Um den Wärmebedarf der Reduktion der Kohlensäure und auch des Wasserdampfes ganz zu decken, wird man ihm allerdings auch noch Sauerstoff zuführen müssen.
• Auf diese Weise findet eine Regeneration des Arbeitsgases statt, und es wird trotz der vorhergegangenen Teilverbrennung ein Gas guten -Heizwertes erhalten, das z. B. als Druckgas fortgeleitet oder für nachgeschaltete Gasturbinen verwendet «erden kann. Das Verfahren bildet gewissermaßen ein Analogon zur Gegendruckdampfturbine. Bei dieser erlaubt die Steigerung des Kesseldruckes auf vielleicht 5o bis ioo at die Gewinnung von Arbeit aus Dampf, der nachher noch mit vielleicht 5 bis io at zur weiteren Verwendung als Wärme-oder Energiequelle zur Verfügung steht. Der fühlbaren Wärme des Gegendruckdampfes entspricht bei der Gasturbine die latente Wärme des aus der Turbine austretenden Gases in Form von chemischer Energie.
• 1?in einfaches Anwendungsbeispiel der Erfindung zeigt das Schema der A.bb. i. Darin ist G ein Gasgenerator, der z. B. mit einem Druck von q.o at betrieben wird und in den bei .W das Wasser zur Erzeugung von Wassergas eintritt. .Das bei einer Temperatur von vielleicht 5oo bis iooo° C entwickelte Gas wird nach Befreiung von mitgerissenen festen Teilen in einem Reiniger R der Brennkammer B zugeführt und hier durch Zufuhr eines Bruchteils der stöchiometrischen Luftmenge auf eine für die Turbine noch erträgliche Temperatur erwärmt. Die Luft wird, wie in der Abbildung durch den mit 02 bezeichneten Pfeil angedeutet, dem Kompressor C zugeführt, der sie auf etwa 1.o at verdichtet und teils in den Gasgenerator G. teils in die Brennkammer B fördert. Das Verbrennungsgas mit starkem Überschuß an Unverbranntem tritt dann in die Gasturbine T ein, die mit ihrer Wellenleistung den Kompressor C antreibt und den Überschuß an den elektrischen Stromerzeuger E abgibt. Das in der Turbine auf vielleicht io at entspannte Gas wird in dem Regenerator Rg durch Entziehen von Wasserdampf und Kohlendioxyd in Berührung mit glühender Kohle wieder auf höheren Heizwert gebracht und tritt dann in die Ferngasleitung F ein, die es beliebiger anderweitiger Verwendung zuführt. In der Abb. i sind, um die Übersicht nicht zu erschweren, ebenso wie nachher in Abb. 2 Wärmetauscher fortgelassen, die in bekannter Weise z. B. Wärme aus dem die Turbine verlassenden Gas an die Luft vor ihrem Eintritt in die Brennkammer und in den Gasgenerator übertragen. Ebenso sind Zwischenkühler bei der Verdichtung der Luft nicht eingezeichnet. An Stelle von Luft kann man auch Sauerstoff oder an Sauerstoff angereicherte Luft zum Betrieb der Anlage vertuenden.
• Will man mit dem Druck im Gasgenerator noch höher gehen, so empfiehlt es sich, in bekannter `.'eise aus der fühlbaren Wärme des den Generator verlassenden Gases Entspannungsarbeit in einer Turbine T2 zu gewinnen, bevor man es in die Brennkammer B eintreten läßt. In Abb. 2 ist eine solche Anlage gezeichnet. Darin ist in der Brennkammer B ein Druck von 3o at und im Gasgenerator G ein solcher von 9o at angenommen, während der Gegendruck in der Fernleitung F wieder mit io at angesetzt ist. Die Turbine T1, die der Turbine T in Abb. i entspricht, arbeitet demnach zwischen 30 und io at, die Turbine T2 zwischen 9o und 3o at. Der Kompressor ist den verschiedenen Drücken entsprechend in zwei Maschinen C1 und C2 aufgeteilt, zwischen denen die Luft oder der Sauerstoff in dem Kühler K in der Regel mit Wasser rückgekühlt wird. In der Abb. 2 sind zwei elektrische Maschinen Ei und E2 gezeichnet, die jeweils mit einer Turbine und einem Kompressor gekoppelt sind. Man kann die Maschinen natürlich in beliebig anderer Weise zusammenschalten. .

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung brennbaren Nutzgases und mechanischer Energie mittels Gaserzeugungsanlage und Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß das in einem Gasgenerator erzeugte Gas bei erhöhtem Druck unvollständig verbrennt, durch Entspannung in einer Gasturbine, gegebenenfalls nur bis auf einen über dem Atmosphärendruck liegenden Druck, Arbeit leistet und nach einer Behandlung im Sinne einer Umwandlung in ein Gas hohen Heizwertes weiterer Verwendung zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Turbine kommende Gas in bekannter Weise von Wasserdampf und Kohlensäure ganz oder teilweise befreit wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verminderung. des Wasserdampf- bzw. Kohlensäuregehaltes des aus der Turbine kommenden Gases durch Reduktion mit Hilfe von glühender Kohle erfolgt.