EP1278991B1 - Verfahren zum schutz einer sio 2-beschichtung und verbrennungsvorrichtung mit einem derartigen schutz - Google Patents

Verfahren zum schutz einer sio 2-beschichtung und verbrennungsvorrichtung mit einem derartigen schutz Download PDF

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EP1278991B1
EP1278991B1 EP01931640A EP01931640A EP1278991B1 EP 1278991 B1 EP1278991 B1 EP 1278991B1 EP 01931640 A EP01931640 A EP 01931640A EP 01931640 A EP01931640 A EP 01931640A EP 1278991 B1 EP1278991 B1 EP 1278991B1
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additive
combustion
sio
added
medium
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Manfred Kobusch
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls

Definitions

  • the present invention relates to a method for protecting an SiO 2 coating on boundary surfaces of a combustion chamber, to which a combustion medium is supplied, and to a device for burning a combustion medium with a combustion chamber in which a combustion process takes place, and a burner for supplying the combustion medium, wherein boundary surfaces of the combustion chamber have an SiO 2 coating, in particular for carrying out the method according to the invention. It further relates to a combustion medium for use in such a method or apparatus.
  • SiO 2 layer For materials which are exposed to high temperatures, in particular in the case of (Si-containing), non-oxidic, and Si-containing, oxidic high-temperature materials, an SiO 2 layer is formed. This layer protects the materials during operation. In practice, however, corrosion occurs in the application of these materials in combustion chambers. The reason for this is that the composition of the resulting flue gases prevents the buildup of such a protective layer or dissolves an existing protective layer. In particular, when interacting with water vapor SiO, which is volatile due to its increased vapor pressure, causes a reduction of the SiO 2 layer and thus leads to a progressive attack on the base material. In the case of oxidic materials, the composite material on the surface breaks down due to the evaporation of the SiO 2 protective layer. These materials therefore have only a limited life despite their otherwise very favorable high temperature properties.
  • No. 5,853,435 describes a friction-reducing and corrosion-reducing (rust-inhibiting) additive for fuels and lubricants, in particular an oil additive.
  • the additive is based on heterocyclic amino compounds. Heterocyclic compounds contain, in addition to carbon atoms, one or more atoms other than ring members, notably nitrogen, oxygen and sulfur. Rings of five or six atoms are most consistent.
  • the additive of US 5,853,435 also has favorable cleaning properties and is temperature resistant up to about 425 ° C, as demonstrated by thermogravimetric measurements.
  • GB 777,518 discloses a composition for a heavy oil fuel.
  • the heavy oil is added to an oil soluble or dispersible with the oil organic silicon compound. This is intended to delay or inhibit the corrosive action of vanadium-containing ash residues.
  • a combustion chamber with a combustion chamber wall is described.
  • the combustion chamber wall consists of a metallic wall and a non-metallic refractory lining in the form of a coating of the metal wall.
  • the coating has a glass with a high melting point, as well as a granulating refractory material, such as molten magnesium.
  • a particularly favorable composition for the glass used comprises 53-64% SiO 2 , 17-21% Fe 2 O 3 , 1-14% Al 2 O 3 , 13-16% Na 2 O and 0-2% K 2 O.
  • Fuel is injected via a nozzle into the combustion chamber, mixed with combustion air and burned.
  • Thermal protection of the metallic wall is achieved by the combustion chamber protective layer based on glass, so that operation at high combustion temperatures is possible in the combustion chamber without significantly impairing the function of the metal wall. It is therefore an object of the present invention to provide a method for protecting an SiO 2 coating and a device with a protected SiO 2 coating.
  • this object is achieved in a method of the type mentioned above in that the combustion chamber, an additive is added, which increases the SiO content of the resulting in a combustion process flue gases.
  • the device according to the invention provides an adding device for adding an additive, which increases the SiO content of the flue gases formed in the combustion process, a pump being provided for metering the added additive.
  • the SiO content of the flue gases is increased. Due to this increase, the evaporation from the existing SiO 2 coating is substantially reduced or completely prevented.
  • the pump allows a targeted, in particular precisely metered feeding the respective desired amount.
  • an organosilicon compound, an ester of silica or a mixture thereof is added as an additive.
  • These additives are inexpensive and easy to handle.
  • the additive is added in an amount corresponding to 1 ppm to 1 wt .-%, in particular about 10 ppm to 1 wt .-%, of the combustion process supplied combustion medium.
  • the amount actually added depends on the boundary conditions, such as the temperature and the pressure in the combustion chamber and a possibly present, natural content of the combustion medium of SiO, SiO 2 , an organosilicon compound or an ester of silica. Since the added amount of the additive is very small, the combustion process itself remains virtually unaffected.
  • the SiO content of the flue gases is measured and the amount of added additive is regulated as a function of the measured value.
  • the desired SiO content of the flue gases can always be maintained even under changing boundary conditions.
  • a parameter of the flue gases can be measured from which the vapor pressure of the SiO 2 coating can be calculated.
  • the amount of added additive is in turn regulated depending on the measured value.
  • the measurement of the SiO content of the flue gases is comparatively complicated.
  • the vapor pressure of the SiO 2 coating can be calculated based on the temperature and the pressure in the combustion chamber. Both temperature and pressure are easy to measure. Furthermore, the temperature of the combustion process is usually already measured to maintain the specified operating state and to minimize pollutants. The additional effort is therefore low.
  • the additive is added to the combustion chamber separately from the combustion medium.
  • any additive can be used in liquid, gaseous or powdered form.
  • the properties of the additive need not be adapted to the combustion medium.
  • the additive is added to the combustion medium and added together with this the combustion chamber. It is only one Required addition device for the combustion medium with the additive.
  • the additive is soluble in the combustion medium. This facilitates the addition of the additive. Even with a short-term stop the addition of combustion medium no precipitation of the additive takes place. The additive can then be added to the combustion medium already in the refinery, so that no changes in the combustion chamber are required.
  • the additive is combustible. This prevents deterioration of the efficiency by introducing incombustible substances into the combustion chamber.
  • At least one sensor for measuring the SiO content and / or the temperature of the flue gases in the combustion chamber is provided in an advantageous development. Via the sensor, the SiO content can be measured or the vapor pressure of the SiO 2 coating can be calculated. The amount of additive added is controlled as a function of the measured value.
  • the burner of the apparatus comprises either a nozzle for adding the additive separate from the combustion medium or a nozzle for supplying a mixture of additive and combustion medium.
  • the additive may be added independently of the combustion medium and therefore does not necessarily have to be adapted to it.
  • an additive which is soluble in the combustion medium is advantageously used.
  • the burner of the device can be configured, for example, as a burner of a gas turbine and the combustion chamber correspondingly as a gas turbine combustion chamber.
  • the combustion medium according to the invention is admixed with an additive which increases the SiO content of the flue gases formed in a combustion process.
  • the additive may already be mixed at the refinery or, if appropriate, at a later date. This procedure is appropriate when large quantities of the combustion medium are removed and the additive can be absorbed without disadvantage over longer periods in the combustion medium. Design changes to the burner itself are then not required, which is particularly cost-effective.
  • a combustion chamber 10 is provided, in which a burner 11 is arranged.
  • the combustion chamber 10 is bounded by boundary surfaces 22 with an SiO 2 coating 24.
  • the combustion medium 25 is supplied via a line 17 with a shut-off valve 18 to a nozzle 12. It is ignited by means not shown, so that a combustion process in the form of a flame 14 is formed.
  • flue gases 15 which accumulate in the combustion chamber 10 and are discharged via a vent 16, for example, to a steam generator, not shown.
  • an additive 26 is further added.
  • This additive 26 is received in a container 21 and is added via a pump 20 and a line 19.
  • the pump 20 serves for metering the amount of added additive 26.
  • the additive 26 is added separately from the combustion medium 25 via its own nozzle 13. Therefore, an additive 26 can be selected which is incompatible with the combustion medium 25.
  • the additive 26 is added to the combustion medium 25 and added to the combustion chamber 10 together with it via the common nozzle 12. This procedure is particularly appropriate when the additive 26 is soluble in the combustion medium 25, for example, if the additive is present as an organosilicon compound. In both cases, a combustible additive 26 is advantageously used.
  • the added amount corresponds to about 1 ppm to 1 wt .-%, in particular about 10 ppm to 1 wt .-%, of the combustion medium.
  • the desired amount of additive 26 is determined and then kept unchanged in steady state operation.
  • a sensor 23 for monitoring the combustion chamber 10 is provided. Via the sensor 23, the SiO content of the flue gases 15 can be measured and the amount of added additive 26 can be regulated as a function of the measured value. This is illustrated schematically by the arrow extending from the sensor 23 to the pump and the adjacent percent symbol.
  • the pressure and / or the temperature of the flue gases 15 can be detected.
  • the vapor pressure of the SiO 2 coating 24 is a function of pressure and temperature of the flue gases 15.
  • the prevailing vapor pressure can therefore be calculated from a detection of temperature and pressure.
  • the pressure may be taken as ambient pressure.
  • the pump 20 is driven to add the required amount of additive 26. As a result, a saturation of the flue gases 15 is achieved, so that evaporation of SiO from the SiO 2 coating 24 is prevented, but at least largely suppressed.
  • the SiO present in the flue gases 15 is converted to SiO 2 and thus environmentally friendly.
  • FIG. 3 schematically shows a representation of a container 27, in which a combustion medium 25 with proportions of an additive 26 is accommodated.
  • the additive 26 schematically represented by dots, is soluble in the combustion medium 25 symbolized by wavy lines for extended periods of time. When using such a combustion medium 26 no structural changes to the burner 11 are required.
  • the addition of the additive increases the SiO content of the flue gases 15 and thus protects the SiO 2 coating 24 in the combustion chamber 10.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz einer SiO2-Beschichtung (24) auf Begrenzungsflächen (22) eines Brennraums (10) sowie eine Verbrennungsvorrichtung mit einem derartigen Schutz. Erfindungsgemäß wird dem Brennraum (10) ein Zusatzstoff (26) zugegeben wird, der den SiO-Gehalt der in einem Verbrennungsvorgang (14) entstehenden Rauchgase (15) erhöht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz einer SiO2-Beschichtung auf Begrenzungsflächen eines Brennraums, dem ein Verbrennungsmedium zugeführt wird sowie eine Vorrichtung zum Verbrennen eines Verbrennungsmediums mit einem Brennraum, in dem ein Verbrennungsvorgang abläuft, und einem Brenner zum Zuführen des Verbrennungsmediums, wobei Begrenzungsflächen des Brennraums eine SiO2-Beschichtung aufweisen, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie betrifft weiter ein Verbrennungsmedium zur Verwendung in einem derartigen Verfahren oder einer derartigen Vorrichtung.
  • Bei Werkstoffen, die hohen Temperaturen ausgesetzt werden, insbesondere bei (Si-haltigen), nicht oxidischen, und Si-haltigen, oxidischen Hochtemperaturwerkstoffen, bildet sich eine SiO2-Schicht. Diese Schicht schützt die Werkstoffe im Betrieb. In der Praxis tritt allerdings Korrosion bei der Anwendung dieser Werkstoffe in Brennkammern auf. Grund hierfür ist, daß die Zusammensetzung der entstehenden Rauchgase den Aufbau einer derartigen Schutzschicht verhindert oder eine vorhandene Schutzschicht auflöst. Insbesondere beim Zusammenwirken mit Wasserdampf entsteht SiO, das auf Grund seiner erhöhten Dampfdrucks flüchtig ist, eine Verminderung der SiO2-Schicht bewirkt und somit zu einem fortschreitenden Angriff auf das Grundmaterial führt. Bei oxidischen Werkstoffen zerfällt der Materialverbund an der Oberfläche durch das Abdampfen der SiO2-Schutzschicht. Diese Werkstoffe weisen daher trotz ihrer sonst sehr günstigen Hochtemperatureigenschaften nur eine begrenzte Lebensdauer auf.
  • In der US 5,853,435 ist ein reibungsverminderndes und korrosionsverminderndes (Rostschutz) Additiv für Brenn- und Schmierstoffe, insbesondere ein Öl-Additiv, beschrieben. Das Additiv ist auf der Basis heterocyclischer Aminoverbindungen. Heterocyclische Verbindungen enthalten neben Kohlenstoffatomen noch ein oder mehrere andere Atome als Ringglieder, vornehmlich Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel. Ringe aus fünf oder sechs Atomen sind am beständigsten. Das Additiv der US 5,853,435 hat auch günstige Reinigungseigenschaften und ist temperaturbeständig bis etwa 425° C, wie anhand von thermogravimetrischen Messungen demonstriert wird.
  • Die GB 777,518 offenbart eine Zusammensetzung für einen Schweröl-Brennstoff. Dem Schweröl ist eine im Öl lösliche oder mit dem Öl dispersiv mischbare organische Siliziumverbindung zugegeben. Diese soll die korrosive Wirkung der vanadiumhaltigen Ascherückstände verzögern bzw. hemmen.
  • In der GB 667,105 ist eine Brennkammer mit einer Brennkammerwand beschrieben. Die Brennkammerwand besteht aus einer metallischen Wand und einer nicht-metallischen Feuerfestauskleidung in Form einer Beschichtung der Metallwand. Die Beschichtung weist ein Glas mit hohem Schmelzpunkt auf, sowie ein granulierendes Feuerfestmaterial, z.B. aufgeschmolzenes Magnesium. Eine sich als besonders günstig erweisende Zusammensetzung für das verwendete Glas umfasst 53-64% SiO2, 17-21% Fe2O3, 1-14% Al2O3, 13-16% Na2O und 0-2% K2O. Brennstoff wird über eine Düse in den Brennraum eingedüst, mit Verbrennungsluft gemischt und verbrannt. Durch die Brennkammerschutzschicht auf Glasbasis ist ein thermischer Schutz der metallischen Wand erreicht, so dass im Brennraum ein Betrieb bei hohen Verbrennungstemperaturen möglich ist ohne die Metallwand in ihrer Funktion nennenswert zu beeinträchtigen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Schutz einer SiO2-Beschichtung und eine Vorrichtung mit einer geschützten SiO2-Beschichtung bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dem Brennraum ein Zusatzstoff zugegeben wird, der den SiO-Gehalt der in einem Verbrennungsvorgang entstehenden Rauchgase erhöht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht eine Zugabeeinrichtung zum Zugeben eines Zusatzstoffs vor, der den SiO-Gehalt der in dem Verbrennungsvorgang entstehenden Rauchgase erhöht, wobei eine Pumpe zum Dosieren des zugegebenen Zusatzstoffes vorgesehen ist.
  • Durch das Zugeben des Zusatzstoffs wird der SiO-Gehalt der Rauchgase erhöht. Auf Grund dieser Erhöhung wird das Ausdampfen aus der vorhandenen SiO2-Beschichtung wesentlich verringert oder vollständig verhindert. Die Pumpe ermöglicht ein gezieltes, insbesondere genau dosiertes Einspeisen der jeweils gewünschten Menge.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
  • Vorteilhaft wird als Zusatzstoff eine siliziumorganische Verbindung, ein Ester der Kieselsäure oder eine Mischung hiervon zugegeben. Diese Zusatzstoffe sind kostengünstig und einfach in der Handhabung.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung wird der Zusatzstoff in einer Menge zugegeben, die 1 ppm bis 1 Gew.-%, insbesondere etwa 10 ppm bis 1 Gew.-%, des dem Verbrennungsvorgang zugeführten Verbrennungsmediums entspricht. Die tatsächlich zugegebene Menge hängt von den Randbedingungen ab, wie beispielsweise der Temperatur und dem Druck im Brennraum sowie einem eventuell vorhandenen, natürlichen Gehalt des Verbrennungsmediums an SiO, SiO2, einer siliziumorganischen Verbindung oder einem Ester der Kieselsäure. Da die zugegebene Menge des Zusatzstoffs sehr gering ist, bleibt der Verbrennungsvorgang selbst praktisch unberührt.
  • Bei im wesentlichen stationär verlaufenden Verbrennungsvorgängen kann einmal die erforderliche Menge des Zusatzstoffs bestimmt und anschließend immer diese bestimmte Menge zugegeben werden. Aufwendige und detaillierte Messungen oder Berechnungen sind nicht erforderlich.
  • Bei wechselnden Verbrennungsvorgängen und/oder beispielsweise zeitlich wechselnden Brennstoffmengen wird demgegenüber gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der SiO-Gehalt der Rauchgase gemessen und die Menge des zugegebenen Zusatzstoffs in Abhängigkeit von dem Meßwert geregelt. Hierdurch kann stets der gewünschte SiO-Gehalt der Rauchgase auch bei wechselnden Randbedingungen eingehalten werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein Parameter der Rauchgase gemessen werden, aus dem sich der Dampfdruck der SiO2-Beschichtung errechnen läßt. Die Menge des zugegebenen Zusatzstoffs wird wiederum in Abhängigkeit von dem Meßwert geregelt. Die Messung des SiO-Gehalts der Rauchgase ist vergleichsweise kompliziert. Demgegenüber läßt sich der Dampfdruck der SiO2-Beschichtung basierend auf der Temperatur und dem Druck im Brennraum errechnen. Sowohl Temperatur als auch Druck sind einfach zu messen. Weiter wird die Temperatur des Verbrennungsvorgangs im Regelfall bereits zur Einhaltung des vorgegebenen Betriebszustands und zur Schadstoffminimierung gemessen. Der zusätzliche Aufwand ist daher gering.
  • In erster vorteilhafter Ausgestaltung wird der Zusatzstoff dem Brennraum getrennt von dem Verbrennungsmedium zugegeben. Bei diesem Vorgehen kann ein beliebiger Zusatzstoff in flüssiger, gasförmiger oder pulverisierter Form verwendet werden. Die Eigenschaften des Zusatzstoffs müssen nicht an das Verbrennungsmedium angepaßt werden.
  • Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung wird der Zusatzstoff dem Verbrennungsmedium zugemischt und mit diesem zusammen dem Brennraum zugegeben. Es ist dann nur eine einzige Zugabeeinrichtung für das Verbrennungsmedium mit dem Zusatzstoff erforderlich.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Zusatzstoff in dem Verbrennungsmedium löslich. Hierdurch wird die Zugabe des Zusatzstoffs erleichtert. Auch bei einem kurzfristigen Anhalten der Zugabe von Verbrennungsmedium findet kein Ausfällen des Zusatzstoffs statt. Der Zusatzstoff kann dem Verbrennungsmedium dann bereits in der Raffinerie zugegeben werden, so daß keine Änderungen in der Brennkammer erforderlich sind.
  • Vorteilhaft ist der Zusatzstoff brennbar. Dies verhindert eine Verschlechterung des Wirkungsgrads durch Einbringen von unbrennbaren Stoffen in die Brennkammer.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in vorteilhafter Weiterbildung mindestens ein Sensor zur Messung des SiO-Gehalts und/oder der Temperatur der Rauchgase in dem Brennraum vorgesehen. Über den Sensor kann der SiO-Gehalt gemessen oder der Dampfdruck der SiO2-Beschichtung errechnet werden. Die Menge des zugegebenen Zusatzstoffs wird in Abhängigkeit von dem Meßwert geregelt.
  • Der Brenner der Vorrichtung weist entweder eine Düse zum Zugeben des Zusatzstoffs getrennt von dem Verbrennungsmedium oder eine Düse zum Zuführen einer Mischung von Zusatzstoff und Verbrennungsmedium auf. Bei der ersten Ausgestaltung kann der Zusatzstoff unabhängig von dem Verbrennungsmedium zugegeben werden und muß daher nicht notwendigerweise an dieses angepaßt sein. Bei der zweiten Ausgestaltung wird vorteilhaft ein in dem Verbrennungsmedium löslicher Zusatzstoff verwendet. Der Brenner der Vorrichtung kann dabei beispielsweise als Brenner einer Gasturbine und der Brennraum entsprechend als Gasturbinenbrennkammer ausgestaltet sein.
  • Dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmedium ist ein Zusatzstoff zugemischt, der den SiO-Gehalt der in einem Verbrennungsvorgang entstehenden Rauchgase erhöht. Der Zusatzstoff kann bereits in der Raffinerie oder gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt zugemischt werden. Dieses Vorgehen bietet sich dann an, wenn große Mengen des Verbrennungsmediums abgenommen werden und der Zusatzstoff ohne Nachteil über längere Zeiträume in dem Verbrennungsmedium aufgenommen sein kann. Konstruktive Änderungen am Brenner selbst sind dann nicht erforderlich, was besonders kostengünstig ist.
  • Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die schematisch in der Zeichnung dargestellt sind. Für gleiche oder funktionsidentische Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Brennraums, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommen;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung in einer Ansicht gemäß Figur 1; und
    Figur 3
    eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmediums.
  • In beiden Ausgestaltungen ist ein Brennraum 10 vorgesehen, in dem ein Brenner 11 angeordnet ist. Der Brennraum 10 wird von Begrenzungsflächen 22 mit einer SiO2-Beschichtung 24 begrenzt. Das Verbrennungsmedium 25 wird über eine Leitung 17 mit einem Absperrventil 18 zu einer Düse 12 zugeführt. Es wird über nicht näher dargestellte Mittel gezündet, so daß sich ein Verbrennungsvorgang in Form einer Flamme 14 bildet.
  • Auf Grund der Verbrennung entstehen Rauchgase 15, die sich im Brennraum 10 ansammeln und über einen Abzug 16 abgeleitet werden, beispielsweise zu einem nicht dargestellten Dampferzeuger.
  • Zum Schutz der SiO2-Beschichtung 24 auf den Begrenzungsflächen 22 wird weiter ein Zusatzstoff 26 zugegeben. Dieser Zusatzstoff 26 ist in einem Behälter 21 aufgenommen und wird über eine Pumpe 20 und eine Leitung 19 zugegeben. Die Pumpe 20 dient hierbei zur Dosierung der Menge an zugegebenem Zusatzstoff 26.
  • Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 1 wird der Zusatzstoff 26 über eine eigene Düse 13 getrennt von dem Verbrennungsmedium 25 zugegeben. Es kann daher ein Zusatzstoff 26 gewählt werden, der mit dem Verbrennungsmedium 25 inkompatibel ist. Demgegenüber wird bei der Ausgestaltung gemäß Figur 2 der Zusatzstoff 26 dem Verbrennungsmedium 25 zugemischt und mit diesem zusammen über die gemeinsame Düse 12 dem Brennraum 10 zugegeben. Dieses Vorgehen bietet sich insbesondere dann an, wenn der Zusatzstoff 26 in dem Verbrennungsmedium 25 löslich ist, beispielsweise falls der Zusatzstoff als siliziumorganische Verbindung vorliegt. In beiden Fällen wird vorteilhaft ein brennbarer Zusatzstoff 26 verwendet. Die zugegebene Menge entspricht etwa 1 ppm bis 1 Gew.-%, insbesondere etwa 10 ppm bis 1 Gew.-%, des Verbrennungsmediums.
  • Bei Verbrennungen mit stationärer Flamme 14 wird die gewünschte Menge des Zusatzstoffs 26 ermittelt und danach im stationären Betrieb unverändert beibehalten. Alternativ oder bei sich verändernder Flamme 14 ist ein Sensor 23 zur Überwachung des Brennraums 10 vorgesehen. Über den Sensor 23 kann der SiO-Gehalt der Rauchgase 15 gemessen und die Menge des zugegebenen Zusatzstoffs 26 in Abhängigkeit von dem Meßwert geregelt werden. Dies ist schematisch durch den vom Sensor 23 zu der Pumpe verlaufenden Pfeil und das nebenstehende Prozentzeichen illustriert.
  • Alternativ oder zusätzlich können der Druck und/oder die Temperatur der Rauchgase 15 erfaßt werden. Der Dampfdruck der SiO2-Beschichtung 24 ist eine Funktion von Druck und Temperatur der Rauchgase 15. Der jeweils herrschende Dampfdruck kann daher aus einer Erfassung von Temperatur und Druck errechnet werden. Zur Vereinfachung kann der Druck als Umgebungsdruck angenommen werden. Basierend auf dem errechneten Dampfdruck der SiO2-Beschichtung 24 wird die Pumpe 20 angesteuert, um die erforderliche Menge an Zusatzstoff 26 zuzugeben. Hierdurch wird eine Sättigung der Rauchgase 15 erreicht, so daß ein Abdampfen von SiO aus der SiO2-Beschichtung 24 verhindert, zumindest aber weitgehend unterdrückt wird.
  • Nach dem Austreten der Rauchgase 15 über den Abzug 16 wird das in den Rauchgasen 15 vorliegende SiO zu SiO2 umgewandelt und damit umweltverträglich.
  • Figur 3 zeigt schematisch eine Darstellung eines Behälters 27, in dem ein Verbrennungsmedium 25 mit Anteilen eines Zusatzstoffes 26 aufgenommen ist. Der Zusatzstoff 26, der schematisch durch Punkte dargestellt ist, ist in dem durch Wellenlinien symbolisierten Verbrennungsmedium 25 über längere Zeiträume löslich. Bei Verwendung eines derartigen Verbrennungsmediums 26 sind keine konstruktiven Änderungen am Brenner 11 erforderlich.
  • Es kann allerdings ebenfalls nur eine bestimmte Grundmenge an Zusatzstoff 26 zugegeben werden, die bei allen Verbrennungsbedingungen erforderlich ist. Die im Einzelfall zusätzlich erforderliche Menge wird dann wie in den Figuren 1 oder 2 dargestellt zugegeben, um die gewünschte Menge an Zusatzstoff 26 in dem Verbrennungsraum 10 zu erhalten.
  • Insgesamt wird durch das Zugeben des Zusatzstoffs der SiO-Gehalt der Rauchgase 15 erhöht und hierdurch die SiO2-Beschichtung 24 im Brennraum 10 geschützt.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Schutz einer SiO2-Beschichtung (24) auf Begrenzungsflächen (22) eines Brennraums (10), dem ein Verbrennungsmedium (25) zugeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennraum (10) ein Zusatzstoff (26) zugegeben wird, der den SiO-Gehalt der in einem Verbrennungsvorgang (14) entstehenden Rauchgase (15) erhöht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff (26) eine siliziumorganische Verbindung, ein Ester der Kieselsäure oder eine Mischung hiervon zugegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff (26) in einer Menge zugegeben wird, die 1 ppm bis 1 Gew.-%, insbesondere etwa 10 ppm bis 1 Gew.-%, des dem Verbrennungsvorgang (14) zugeführten Verbrennungsmediums (25) entspricht.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der SiO-Gehalt der Rauchgase (15) gemessen und die Menge des zugegebenen Zusatzstoffs (26) in Abhängigkeit von dem Meßwert geregelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Parameter der Rauchgase (15) gemessen wird, aus dem sich der Dampfdruck der SiO2-Beschichtung (24) errechnen läßt, und daß die Menge des zugegebenen Zusatzstoffs (26) in Abhängigkeit von dem Meßwert geregelt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
       dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff (26) dem Brennraum (10) getrennt von dem Verbrennungsmedium (25) zugegeben wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff (26) dem Verbrennungsmedium (25) zugemischt und mit diesem zusammen dem Brennraum (10) zugegeben wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff (26) in dem Verbrennungsmedium (25) löslich ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff (26) brennbar ist.
  10. Vorrichtung zum Verbrennen eines Verbrennungsmediums (25) mit einem Brennraum (10), in dem ein Verbrennungsvorgang (14) durchführbar ist, und einem Brenner (11) zum Zuführen des Verbrennungsmediums (25), wobei Begrenzungsflächen (24) des Brennraums (10) eine SiO2-Beschichtung (24) aufweisen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugabeeinrichtung (12; 13) zum Zugeben eines Zusatzstoffs (26) vorgesehen ist, der den SiO-Gehalt der in dem Verbrennungsvorgang (14) entstehenden Rauchgase (15) erhöht, wobei eine Pumpe (20) zum Dosieren der Menge des zugegebenen Zusatzstoffs (26) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sensor (23) zur Messung des SiO-Gehalts und/oder der Temperatur der Rauchgase (15) in dem Brennraum (10) vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (11) eine Düse (13) zum Zugeben des Zusatzstoffs (26) getrennt von dem Verbrennungsmedium (25) aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (11) eine Düse (12) zum Zuführen einer Mischung von Zusatzstoff (26) und Verbrennungsmedium (25) aufweist.
  14. Verbrennungsmedium (25) zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder in einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbrennungsmedium (25) ein Zusatzstoff (26) zugemischt ist, der den SiO-Gehalt der in einem Verbrennungsvorgang (14) entstehenden Rauchgase (15) erhöht.
EP01931640A 2000-05-05 2001-04-23 Verfahren zum schutz einer sio 2-beschichtung und verbrennungsvorrichtung mit einem derartigen schutz Expired - Lifetime EP1278991B1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9175402B2 (en) 2012-07-30 2015-11-03 General Electric Company Turbine repair process, repaired coating, and repaired turbine component

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB667105A (en) * 1949-03-22 1952-02-27 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to combustion chamber liners
US3981142A (en) * 1974-04-01 1976-09-21 General Motors Corporation Ceramic combustion liner

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2902983A (en) * 1953-12-31 1959-09-08 Exxon Research Engineering Co Method of operating internal combustion engines
GB777518A (en) * 1954-05-10 1957-06-26 Gulf Research Development Co Fuel oil composition
US3817722A (en) * 1972-08-17 1974-06-18 Perolin Co Inc Compositions for inhibiting corrosion and ash deposition in fossil fuel burning equipment
US4253408A (en) * 1979-08-24 1981-03-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of protecting incinerator surfaces
US4466997A (en) * 1980-09-29 1984-08-21 Great Lakes Carbon Corporation Method of maintaining and repairing protective coatings for the high temperature zones of engines
US4473379A (en) * 1983-03-28 1984-09-25 Shell Oil Company Process for maintaining heat protective layers of solidified synthetic slag within a slagging coal gasifier
US4567730A (en) * 1983-10-03 1986-02-04 General Electric Company Shielded combustor
US5353722A (en) * 1993-08-16 1994-10-11 Rollins Environmental Services, Inc. Preventive slag viscosity control by detection of alkali metals in the off-gases
US5853435A (en) * 1994-12-30 1998-12-29 Mobil Oil Corporation Polymeric amine-heterocyclic reaction products as fuel and lubricant antiwear, detergency and cleanliness additives
DE19505807A1 (de) * 1995-02-21 1996-08-22 Steag Ag Abgasführung und zugehöriges Bauteil
US5851679A (en) * 1996-12-17 1998-12-22 General Electric Company Multilayer dielectric stack coated part for contact with combustion gases
US6517341B1 (en) * 1999-02-26 2003-02-11 General Electric Company Method to prevent recession loss of silica and silicon-containing materials in combustion gas environments

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB667105A (en) * 1949-03-22 1952-02-27 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to combustion chamber liners
US3981142A (en) * 1974-04-01 1976-09-21 General Motors Corporation Ceramic combustion liner

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