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Publication number: DEL0018190MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 6. März 1954 Bekanntgemacht am 13. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Bei der Verbrennung von, Rückstandsölen oder auch festen Brennstoffen in. Brennkammern für Gasturbinenanlagen muß, besonders bei hohen Temperaturen, mit stark korrodierenden Bestandteilen in den Verbrennungsgasen, gerechnet werden. Bei den Rückstandsöle^ handelt es sich hierbei vorwiegend um korrodierende Bestandteile aus Natriumsulfat (Na₂ S O₄) oder Vanadiumpentoxyd (V₂O₅), das bei Temperaturen über 65 o° C bereits. flüssig¹ wird und dann schon in geringer Konzentration auf den Metallteilen, der Turbine starke KocrrO'Siionsschäden hervorruft.
^: Es ist bekannt, dem Brennstoff korrosianshindernde Bestandteile beizumischen., um Verbrennungsprodukte mit hohem Schmelzpunkt zu erhalten. Die Beimengungen müssen jedoch auf 10 bis 20 μ vermählen und in Rührwerken fein verteilt werden, was kostspielige Aufbereitungsanlagen und -verfahren erfordert. Außerdem ist es bekannt, der Turbine einen Gasreiniger vorzuschalten, der mit hitzebeständigen. Körpern z. B. aus Metall gefüllt bzw. von ihnen durchströmt wird, welche der Größe, Form und Oberfläche nach eine fließfähige Masse bilden, die zeitweise abgefüllt, gereinigt und wieder eingefüllt odler im Kreislauf bewegt und dabei gereinigt wird. Dais Reinigen dieser Filtermasse bei etwa 700⁰ ist jedoch schwierig und hat Wärmeverlu'ste zur Folge:,

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was den thermischen Wirkungsgrad herabsetzt. Die für das Fließen erforderliche glatte Oberflächenbeschaffenheit der die Masse bildenden Körper hat

. ■■', iaußerdem einen hohen Korrosionswiderstand. zur Folge, so daß die korrodierende Eigenschaft der Rauchgase nicht in hinreichendem Maße aufgezehrt wird.

Gemäß der Erfindung ist der Gasreiniger mit Stoffen, gefüllt, die einen geringeren. Korrosians-widerstand als die nachgeschalteten Rohrleitungen und insbesondere als die Turbinenteile der für hohe Verbrennungstemperatur vorgesehenen Gas-

, turbinen besitzen. Als solche Stoffe kommen Späne,

z. B. Drebspäne aus zunderfreiem, jedoch eine große chemische Affinität aufweisenden Metall in Frage. Beim Durchgang der Gase durch den. Gasreiniger werden die ■ korrodierenden. Gasbestandteile wirksamer, als es bisher möglich war, an die eine große und rauhe Oberfläche, aufweisenden Metallspäne gebunden, so daß das Gas ohne Korrosionsgefahr für die nachgeschalteten Rohrleitungen und Turbinenteile weitergeleitet werden kann.

In gewissen Zeitabständen muß der Füllstoff des Gasreinigers erneuert werden. Zur Aufrecht-.

erhaltung eines stetigen Betriebes sind daher in an sich bekannter Weise zwei Gasreiniger vorzusehen, die wechselweise umgeschaltet werden, können,. Diese Anordnung ist für sich allein nicht Gegenstand der Erfindung.

Um die Reaktionsgeschwindigkeit dies Reinigungsprozesses zu erhöhen, empfiehlt es sich, die Gasreinigung bei einer höheren Temperatur als der Betriebstemperatur der Turbine vorzunehmen. Ein Teil der erforderlichen Sekundärluft wird daher den Verbrennungsgasen erst nach dem Durchgang durch die Brennkammer und den Gasreiniger beigemischt. Diese beiden Maßnahmen sind ebenfalls an sich bekannt, und sind für sich allein nicht Gegenstand der Erfindung.

Zur Sicherstellung der Haltbarkeit bei derartig hohen Betriebstemperaturen ist es vorteilhaft, den Gasreiniger doppelwandig auszuführen, wobei der Innenmantel hauptsächlich, die Temperaturbeanspruchungen, der Außenroantel dagegen die Druckbeanspruchungen aufzunehmen hat. Für den Druckausgleich kann der Innenmantel mit Bohrungen versehen werden, während, der Raum zwischen den bciiden Mänteln mit Isoliermaterial angefüllt wird, um eine möglichst niedrige Temperatur am Außenmantel -zu erhalten.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 in schematischer Darstellung die Verwendung eines derartigen Gasreinigers in einer offenen Gasturbinenanlage. Die aus dem Wärmetauscher 1 kommende verdichtete Luft strömt zum Teil über die Leitung 2 in die Brennkammer 3. Der restliche Teil wird über die Leitung 4 abgezweigt und erst nach dem Durchgang der übrigen Luftmenge durch die Brennkammer 3 und den Gasreiniger 6 dieser wieder beigemischt.

Im Gasreiniger 6 ergibt sich so eine höhere Temperatur als dieVerbraüchstemperatur und auf diese Weise eine Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit des Reinigungsprozesses. 5 und 7 stellen Dreiwege-Ventile dar, mit denen, die beiden getrennten Einheiten des Gasreinigers 6 wechselweise umgeschaltet werden können. Nach, dem Durchströmen des Gasreinigers 6 wird das Gas noch in einem besonderen, vorzugsweise mit dem Gasreiniger 6 zu einer Baueinheit verbundenen Abscheider 8 von mitgerissenen Staubteilchen befreit, bevor es durch die Beimischung der vorher abgezweigten Sekundärluft auf die Eintrittstemperiatur der Gasturbine9 gebracht wird. Mit 10 ist der Verdichter der Anlage· bezeichnet.

Fig. 2 der Zeichnung stellt einen Schnitt durch den Gasreiniger dar. In dem mit Bohrungen versehenen, Innenbehälter 12 befinden, sich die zur Durchführung des Reimgungsprozesses geeigneten Metallspäne 11. Durch, die Stutzen 14 und 15 strömt das Gas durch den Innenbehälter 12. Der Raum zwischen, dem Innenbehälter 12 und dem Außenmantel 13 ist mit Isoliermaterial gefüllt. Um das Eindringen, von Metallspänen in die Rohrleitungen zu verhindern,, sind am Ein- und Austrittsstutzen 14 bzw. 15 Siebe 16 und 17 angebracht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Gasturbinenanlage mit einer mit, Rückstandsölen oder festen Brennstoffen befeuerten Brennkammer, bei der die Rauchgase in unmittelbarem Anschluß an die Brennkammer einen Gasreiniger durchströmen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasreiniger mit Stoffen gefüllt ist, die einen geringeren Korrosionswiderstand als die nachgeschalteten. Rohrleitungen, und; insbesondere als die Turbinen- too teile der mit hohen Verbrennungstemperaturein betreibbaren. Gasturbinen besitzen.
2. Gasturbinenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasreiniger mit Metallspänen gefüllt ist.
3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallspäne zwar aus korrosionsempfindlichen, jedoch zunderfesten Metallen bestehen.
4. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Gasreiniger vorgesehen sind, die wechselweise abschaltbar sind.
5. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch ' gekennzeichnet, daß der Gasreiniger eine Doppelmantelisolation aufweist, wobei der Innenmantel vorwiegend, die Tempieraturbeanspruchung und der Außenmantel vorwiegend die Drückbeanspruchung aufnimmt.
6. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit der Gasreiniger mit höherer Temperatur durchströmt wird, als die Gasturbine betrieben, wird, wobei ein Teil der Sekundärluft erst hinter dem Gasreiniger zugesetzt wird. ' '

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7. Gasturbinenanlage nach Anspruch, ι, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasreiniger ein Abscheider für die mitgerissenen, Staubteilchen nachgeschaltet ist.
8. Gasturbinenanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider mit dem Gasreiniger zu einer Baueinheit verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 869 447; schweizerische Patentschrift Nr. 288249; französische Patentschrift Nr. 1 045 851; Brennstoff Wärme Kraft (BWK), Bd. 5 (1953)

Nr. 10, S. 352, 353;

Schweizerische Bauzeitung, BdI. 72 (1954) Nr. 7,

S. 79 bis 82.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen