DE937743C - Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von Treibgas fuer Gasturbinen aus festen Brennstoffen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von Treibgas fuer Gasturbinen aus festen Brennstoffen

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DE937743C
DE937743C DEV2107D DEV0002107D DE937743C DE 937743 C DE937743 C DE 937743C DE V2107 D DEV2107 D DE V2107D DE V0002107 D DEV0002107 D DE V0002107D DE 937743 C DE937743 C DE 937743C
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DE
Germany
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gas
slag
combustion chamber
combustion
chamber
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DEV2107D
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English (en)
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Heinrich Dr-Ing Vorkauf
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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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Description

  • Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von Treibgas für Gasturbinen aus festen Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Treibgas für Gasturbinen aus festen oder staubförmigen Brennstoffen, bei denen die Brennstoffe vergast werden und das erzeugte Gas in einer Brennkammer verbrannt wird.
  • Es sind bereits Gaserzeuger bekannt; bei denen fester Brennstoff in einer unter Überdruck stehenden Brennkammer vergast und dann nach Zusatz von Luft in einer Brennkammer verbrannt wird. Hierbei erfolgt die Vergasung des Brennstoffes auf einem Rost. Irgendwelche Mittel, um die Brenngase vor Eintritt in die Gasturbine zu reinigen, sind nicht vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass erzeugte Gas in einer nachgeschalteten Brennkammer auf einer Temperatur zu halten, die über der Schmelztemperatur der mitgerissenen Schlacke liegt und- den Gasstrom mit der Schlackenschmelze so in Berührung zu bringen, daß etwaige Verunreinigungen in :der Schlackenschmelze zurückgehalten werden.
  • Es ,isst zwar an sich bei Dampferzeugern mit Kohlenstaubfeuerung und flüssigem Schlackenabzug bekannt, die Verbrennungsgase in der Brennkammer mit der Schlackenschmelze in Berührung zu bringen, um Verunreinigungen auszuscheiden.
  • Das gleiche Prinzip findet bei der vorliegenden Erfindung Anwendung bei einer Brennkammer, die zwischen dem Gaserzeuger und der Gasturbine geschaltet ist. Auf diese Weise gelingt eis, aus festen oder staubförmigen Brennstoffen saubere Verbrennungsgase zu erhalten, die nach Mischung mit Druckluft ein Treibgas ergeben, das in Gasturbinen ohne Weiteres verarbeitet werden kann.
  • Zur Durchführung des Verfahrens kann der Brennstoff zunächst in einem Generator vergast und das Rohgas dann in einer besonderen: Kammer; die außerhalb oder auch im Generator selbst angeordnet sein kann, verbrannt werden. -In dieser Kammer werden die im Gas enthaltenen Schlackenteilchen zum Schmelzen gebracht und abgeschieden. Die Schmelze wird von Zeit zu Zeit abgelassen; sie kann aber auch über einen Überlauf ständig abtropfen. Bei Schienen- und Straßenfahrzeugen ist es vorteilhaft, die abtropfende Schlacke in der zur Mischung mit den Verbrennungsgasen bestimmten Kaltluft granulieren zu lassen, so daß bei der ganzen Anlage kein Wasser mitgeführt werden braucht.
  • Die Erfindung ist an Hand der Abb. i bis 5 näher erläutert.
  • In Abb. i ist ein Schema für eine Gasturbinenanlage dargestellt. Die festen Brennstoffe werden in dem Gaserzeuger i vergast und das Gas über Leitung 2 einer Brennkammer 3 zugeführt. In dieser Brennkammer 3 werden die Gase mit einer über dem Schlackenschmelzpunkt liegenden Temperatur verbrannt. Nach Zusatz von Kühlluft wird das Gemisch zur Arbeitsleistung über Leitung q. in . die Gasturbine 5 geleitet. Die Turbine kann mit dem Luftverdichter 6 auf einer Welle sitzen. Die Abgase aus der Turbine 5 durchströmen den Wärmcaustauscher 7 und gehen dann ins Freie. Der Weg der Luft ist folgender: Nach Verdichtung in dem Verdichter 6 durchströmt die Luft im Gegenstrom zu den Abgasen den Wärmeaustauscher 7. Von der Hauptluftleitung 8 zweigt die Kühlluftleitung 9 ab, die die zur Mischung mit den Verbrennungsgasen bestimmte Luft ableitet. Ein weiterer Teil der- Luft wird durch Leitung io zur Verbrennung der Rohgase in der Kammer 3 abgezweigt; der Rest strömt in den Gaserzeuger i als Verbrennungsluft zur Vergasung .des Brennstoffes. Die Kammer 3 ist in den Abbildungen 2 und 3 näher dargestellt.
  • Die Abb.2 zeigt einen Längsschnitt und die Abb.3 den zugehörigen Querschnitt der Brennkammer 3. Wie ersichtlich, ist das Gehäuse io der Kammer 3 doppelwandig ausgeführt. Der untere Teil i i ist angeflanscht, um ,das Innere der Kammer von Zeit zu Zeit reinigen zu können. Das Gehäuse i i ist innen mit feuerfestem Werkstoff ausgekleidet. Das Rohgas mit der erforderlichen Verbrennungskraft tritt über die Leitung :2 tangential ein, wie besonders, deutlich ,die Abb.3 erkennen läßt. Bei der hohen Temperatur,in dieser verhältnismäßig kleinen Kammer werden die im Rohgas mitgeführten Verunreinigungen eingeschmolzen. Die flüssige Schlacke sammelt sich am Boden der Kammer und wird von Zeit zu Zeit durch das Stichloch 12 abgelassen. Die Verbrennungsgase treten durch den Stutzen 13 aus. Durch den Hohlraum 1q. in der Gehäusewandung io tritt von unten Kühlluft ein. Sie umströmt zunächst den Bodenteil i i und dann durch die Verbindungsrohre 15 den oberen Teil des Gehäuses. Hier wird sie reit den aus dem Stutzen 13 austretenden Verbrennungsgasen durchmischt und durch Leitung q. zur Turbine geführt.
  • Die Abb. q. zeigt einen Gaserzeuger i im Zusammenbau mit der Brennkammer 3. Auf dem Rost i6, .durch den von unten Luft geblasen wird, erfolgt zunächst .eine teilweise Verbrennung und in der därüberliegenden Zone die eigentliche Vergasung durch unvollkommene Verbrennung bzw. durch Reduktion von Verbrennungsgasen. Das so erzeugte Rohgas, dem auch noch aus dem Brennstoff austretende Schwelgase und Teerdämpfe beigemischt sind, wird nun durch die mit Verbrennungsluft betriebenen Strahldüsen 17. abgesaugt und in die Brennkammer 3 gedrückt, wo es zusammen reit der Verbrennungsluft aus der Strahldüse 17 mit über Schlackenschmelzpunkt liegender Temperatur verbrennt. Die sich im unteren: Teil der Kammer 3 sammelnde flüssige Schlacke läuft durch die Öffnung 18 ab, durch die auch die Verbrennungsgase abströmen. Die nicht zur Verbrennung in der Kammer 3 benötigte Luft dient zur Kühlung der Wandung und wird mit &n austretenden Verbrennungsgasen vermischt. Durch die plötzliche, erhebliche Abkühlung wird die :mit den Verbrennungsgasen aus. dem Schmelzbad i9 abtropfende Schlacke granuliert. Die Größe der erstarrten Schlackenteilchen verbürgt ein sicheres Abscheiden aus dem Gemisch, das nach Abb. q. in dem Raum 2o erfolgen soll. Gegebenenfalls .bereitet es auch keine Schwierigkeiten, die Abscheidung durch Fliehkraftwirkung zu unterstützen. Dass Treibgas tritt dann aus dem Stutzen ai aus. Die Schlacke sammelt sich in dem Trichter 22, aus dem sie von Zeit zu Zeit entfernt werden kann.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 wurde auf die Anordnung einer besonderen Brennkammer verzichtet. Der Gaserzeuger i ist von einem inneren Hohlraum 23 und einem äußeren Hohlraum 2,4 umgeben. Der eingezogene Teil 25 des Gaserzeugers bildet den Herd, auf dem der Brennstoff zusammen mit .dem erzeugten Rohgas vollständig verbrannt wird, und zwar auch wieder mit einer über dem Schlackenschmelzpunkt liegenden Temperatur. Die Verbrennungsluft wird durch die Strahldüsen 17 eingeblasen, wodurch auch gleichzeitig im oberen Teil des Gaserzeugers ein Unterdruck entsteht. Infolgedessen wird ein Teil der Verbrennungsgase nach oben abgesaugt und in der über dem Herd 25 liegenden Reduktionszone wieder reduziert. Zusammen mit unverbrannten Gasen aus der Reduktionszone und Schwelgasen und Dämpfen tritt dieses Rohgas durch die - Öffnungen a6 in den inneren Hohlraum 2g über, von wo es in dem. Herdfeuer vollständig verbrannt wird. Ein anderer Teil der Verbrennungsgase tritt nach unten zusammen mit der geschmolzenen Schlacke aus. Um .die Gase in möglichst enge "Berührung mit der Schlackenschmelze zu bringen, ist der untere Teil 27 dies Gaserzeugers mit feuerfesten, keramischen Prallkörpern gefüllt, durch die die Verbrennungsgase in gleicher Richtung mit -der Schlacke hindurchströmen. Die Granufierung dm Kühlluftstrom und Ausscheidung der erstarrten Schlackenteilchen im Mischraum 2o erfolgt ähnlich wie im vorigen Beispiel beschrieben. Die Druckluft vom Verdichter tritt durch den Stutzen 28 in den äußeren Hohlraum 24 ein und das erzeugte Treibgas durch den Stutzen 21 aus.
  • Bei schwer schmelzbarer Schlacke kann es vorteilhaft sein, dem Brennstoff Flußmittel zuzusetzen, durch die der Schmelzpunkt herabgesetzt wird und die auch eine gut fließende Schlacke ergeben. Auf diese Weise wird es möglich, ein breites Band der vorhandenen Brennstoffe für das vorgeschlagene Verfahren zu verwerten. Auch dieser Vorteil fällt besonders bei den nicht ortsgebundenen Anlagen und Fahrzeugen ins Gewicht.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Treibgas für Gasturbinen aus festen oder staubförmigen Brennstoffen, bei denen die Brennstoffe vergast werden und das erzeugte Gas in einer Brennkammer verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Gais in einer nachgeschalteten Brennkammer auf einer Temperatur gehalten wird, die über der Schmelztemperatur der mitgerissenen Schlacke liegt, und der Gasstrom mit der Schlackenschmelze so in Berührung gebracht wird, daß etwaige Verunreinigungen in der Schlackenschmelze zurückgehalten werden.
  2. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer innerhalb des Gaserzeugers angeordnet ist.
  3. 3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, .diadurch gekennzeichnet, daß in die Brennkammer eingeblasene Luft zur Granulierung der flüssigen Schlacke dient. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 673 448, 176 993; französische Patentschriften Nr.634454, 346789 britische Patentschrift Nr. 1409 vom Jahre 19o4.
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DE3506102A1 (de) * 1985-02-19 1986-08-21 Mitsubishi Jukogyo K.K., Tokio/Tokyo Kohlebefeuerte energieanlage
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