WO2003093665A1 - Mikrogasturbine sowie verfahren zu deren betrieb und verwendung einer mikrogasturbine - Google Patents

Mikrogasturbine sowie verfahren zu deren betrieb und verwendung einer mikrogasturbine Download PDF

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WO2003093665A1
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gas turbine
heat exchanger
heat
micro
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Andreas Rudolph
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Öko-Insel Maschinenbau GmbH
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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    • F02C1/05—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
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    • F02C1/08—Semi-closed cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-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
    • F02C3/26—Gas-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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor

Definitions

  • Capstone turbine manufactured by Capstone Turbine Corp., Woodland Hills, US.
  • the combustion air enters the microturbine via a generator and cools it.
  • the air is then compressed to about 4 bar in a radial compressor.
  • a recuperator it is preheated by the hot combustion air in order to achieve good electrical efficiency despite low peak temperatures.
  • the compressed fuel gas is added to a combustion chamber and ignited.
  • the hot combustion gases are expanded in the turbine and thus drive the compressor and generator. After the exhaust gases have released part of their thermal energy in the recuperator, they leave the micro gas turbine. Process heat is then obtained in a further heat exchanger.
  • the generator, turbine and compressor of such a micro gas turbine are generally mounted on a shaft.
  • a high-frequency alternating current with a frequency of 1,600 Hz is generated at a speed of approximately 96,000 rpm.
  • the power electronics rectify this current and then supply an alternating current with a frequency of 50 Hz and a voltage of 400 V.
  • the generator serves as a motor, which first drives the turbine to a certain starting speed. It receives its energy in parallel operation from the power grid, in island operation from the batteries. The engine runs until the necessary starting energy is reached.
  • the starting energy is the energy that is necessary to compensate for the energy consumption of the compressor.
  • the power is controlled via the amount of gas supplied and the torque generated; the generator behind the gearbox is operated at a constant speed.
  • the electronic gearbox in the micro gas turbine enables output control via the speed.
  • the micro gas turbine exhibits only low efficiency losses in part-load behavior, since the thermodynamically important inlet temperature into the turbine can be kept constant over a wide load range. 3
  • the mass flow can be regulated and thus the combustion chamber temperature can be kept at a thermodynamically optimal design point over wide load ranges. This is the reason for the higher relative efficiency of the micro gas turbine in the partial load range.
  • micro gas turbines are the ability to use them both in parallel to the grid and in stand-alone operation.
  • parallel operation the energy for starting the turbine is drawn from the network.
  • island operation this energy must be provided in the form of accumulators.
  • the batteries are also required to operate the DC / AC / DC converter.
  • Natural gas, heating oil, liquefied petroleum gas, sewage gas, mine gas and associated gas are used as fuels to operate micro gas turbines, with natural gas being widely used in practice, since this is associated with very low emission values.
  • the NO x content is 25 ppm, the CO content can be further reduced by a downstream catalyst.
  • the large-scale use of biomass is based primarily on gasification and pyrolysis.
  • the biomass is introduced into the gas generator (thermolysis reactor) and degassed or gasified in the fixed bed or in the circulating fluidized bed.
  • Gasification / degassing creates an intermediate product (the so-called heat transfer medium), the raw gas and as a product of the degassing in small amounts of coke.
  • the intermediate product is the T ⁇ F mentioned above 4
  • biomass can also be used where it is generated, which, in addition to the possibility of generating electricity and heat, also means a considerable reduction in the costs of storing and recycling the locally generated biomass.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • a micro gas turbine is to be specified in which biomass can be used as fuel.
  • a method for generating electricity and heat is to be specified that enables the use of biomass.
  • a micro gas turbine which contains a working medium which is guided in a closed circuit, a combustion chamber for the continuous combustion of a fuel with the formation of flue gas; a heat exchanger in which the heat of the flue gas is transferred to the working medium; a device for guiding the heated working medium into a gas turbine; a gas turbine in which the working medium is expanded; 5 a device with which the pressure loss of the working medium is compensated; and a device for returning the working medium into the heat exchanger.
  • a micro gas turbine which has a working medium which is guided in a semi-open circuit, a combustion chamber for the continuous combustion of a fuel with the formation of flue gas; a heat exchanger in which the heat of the flue gas is transferred to the working medium; a device for guiding the heated working medium into a gas turbine; a gas turbine in which the working medium is expanded; a device for guiding a part of the working medium, after its expansion in the gas turbine, into the combustion chamber and a device for returning the remaining part of the working medium into the heat exchanger.
  • the invention thus makes it possible to use biomass as a fuel, since its combustion products are no longer fed into the gas turbine. This prevents the deposition of undesired combustion products such as the so-called tar-oil solid product in the gas turbine. Instead, the hot exhaust gases (so-called flue gases) generated during combustion are used to heat a fluid working medium, the exhaust gases themselves being cooled.
  • the working medium can be conducted in a closed or semi-open cycle.
  • An essential feature of the invention is thus the separation of the combustion from the drive of the gas turbine, i. H. indirect firing of the gas turbine.
  • the gas turbine is a common construction.
  • the advantages of a micro gas turbine compact design; low maintenance costs with maintenance intervals of at least 8000 operating hours; simple installation; small operating area; low-frequency noise emissions) can therefore be used for the first time to avoid on-site 6
  • the micro gas turbine according to the invention Because of the uncomplicated construction of the micro gas turbine according to the invention, it can be easily adapted to changing site conditions.
  • the micro gas turbine in which the working medium is guided in a semi-open circuit, expediently also comprises a device with which the pressure loss of the working medium is compensated for.
  • Fluid media such as air, nitrogen, helium, neon, xenon, argon or water can be used as the working medium.
  • Refrigerants such as R407 or R134a are also suitable.
  • the working medium should be air.
  • the combustion chamber is preferably a high-temperature system, so that the outlet temperature of the flue gas generated from the fuel in the combustion chamber from the combustion chamber is 800 to 1600 ° C., the level of the temperature being able to be regulated depending on the energy requirement.
  • the combustion chamber is expediently operated with excess pressure, the level of the excess pressure being dependent on the combustion chamber outlet temperature of the flue gas which is to be achieved.
  • the heat exchanger in which the heat of the flue gas is transferred to the working medium should be a cross-countercurrent heat exchanger.
  • the working medium is preferably heated to 700 ° C, while the flue gas is cooled approximately to ambient temperature. The flue gas cooled in this way can then leave the heat exchanger through a chimney.
  • a second heat exchanger is preferably provided downstream of the gas turbine in order to transfer the remaining heat of the working medium (residual heat) to a second working medium.
  • This second working medium for example 7
  • Water can be used to operate a heater for water heating.
  • Several such heat exchangers can be provided.
  • the device with which the pressure loss of the working medium is compensated for can be a compressor or a pump. With the help of this device, the necessary operating pressure is maintained. Such pressure maintenance is necessary, however, if air is used as the working medium. The use of a pump is necessary if the working medium condenses in the circuit, for example after passing through the second heat exchanger. Then static, dynamic or static / dynamic pressure maintenance must take place.
  • Biomass such as wood, straw, reed, grass or mixtures of these can be used as fuel that is burned in the combustion chamber.
  • fuels such as natural gas, heating oil, liquid gas, sewage gas or mine gas can also be used.
  • Biogas generated from biomass in a gas reactor, such as methane, can also be used as fuel.
  • the micro gas turbine according to the invention can thus be used to generate electrical current and / or heat, which corresponds to the principle of heat-power coupling.
  • the heat that is extracted from the working medium after expansion in the gas turbine can also be used to operate an absorption refrigeration system that is used to air-condition rooms. In this way, a cold-power or cold-heat-power coupling can be achieved.
  • a method for the generation of electrical power and / or heat using a micro gas turbine is further provided, the steps
  • a method for generating electrical power and / or heat using a micro gas turbine which includes the steps
  • the latter method can also include the step
  • step (d1) Guide the expanded gas into a device with which the pressure loss of the working medium is compensated, following step (d).
  • Figure 1 shows a first embodiment of the invention, in which the working medium is guided in a closed circuit.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the invention, in which the working medium is guided in a semi-open circuit
  • FIG. 3 shows a functional diagram of the micro gas turbine according to the invention.
  • the micro gas turbine in which the working medium is guided in a closed circuit, consists of a combustion chamber 1 which has an inlet line 4 for supplying the fuel into the combustion chamber 1.
  • the fuel is burned in the combustion chamber to form a hot flue gas.
  • the flue gas temperature is approximately 1,100 ° C.
  • the hot flue gas is fed from the combustion chamber 1 into the heat exchanger 3 via the line 2.
  • the heat of the flue gas is transferred to the working medium in the countercurrent principle.
  • the cooled flue gas leaves the heat exchanger 3 via the line 5 and can then be released into the environment via a chimney.
  • the temperature of the cooled flue gas is approx. 40 ° C.
  • the working medium is conducted in a closed cycle. It enters the heat exchanger 3 via the line 6 at a temperature of approximately 65 ° C. and leaves it at a temperature of approximately 1,150 ° C. via the line 7.
  • the line 7 leads the working medium to the gas turbine 8, the temperature of the working medium when entering the gas turbine is approximately 1,100 ° C.
  • the gas is expanded in the gas turbine 8.
  • the mechanical energy generated in this way is converted into electrical energy in a generator 9.
  • the expanded working medium leaves the generator via line 10 at a temperature of approx. 450 ° C and reaches a second heat exchanger 11 at a temperature of approx. 430 ° C in line 13a is transmitted.
  • the (first) working medium leaves the second heat exchanger 11 via the line 12 at a temperature of approximately 60 ° C.
  • the second working medium leaves the heat exchanger 11 at a higher temperature than the inlet temperature into the heat exchanger 11, supplies a consumer 13 with heat while cooling and enters the heat exchanger 11 again at a low temperature. 10
  • the (first) working medium is led via line 12 to a compressor 14, which compensates for the pressure loss of the working medium and ensures the necessary operating pressure.
  • the inlet temperature of the working medium in the compressor 14 is approximately 55 ° C. It leaves the compressor 14 at a temperature of approximately 70 ° C. and is again conducted via line 6 to heat exchanger 3, whereupon it passes through the lines and devices mentioned again.
  • the gas turbine 8 is connected to the compressor 14 via the pressure compensation line 15.
  • the inlet and outlet temperatures of the working medium are summarized in Table 1 below.
  • the entry and exit temperatures of the fuel and the flue gas are summarized in Table 2 below.
  • the temperature measuring points are shown in FIG. 1 as circled numbers.
  • the micro gas turbine in which the working medium is guided in a semi-open circuit, consists of a combustion chamber 1, which has an inlet line 4 for supplying the fuel into the combustion chamber 1.
  • the fuel is burned in the combustion chamber to form a hot flue gas.
  • the hot flue gas is fed from the combustion chamber 1 into the heat exchanger 3 via the line 2.
  • the heat of the flue gas is transferred to the working medium in the countercurrent principle.
  • the cooled flue gas leaves the heat exchanger 3 via the line 5 and can then be released into the environment via a chimney.
  • Air is used as a working medium in a semi-open circuit. It enters the heat exchanger 3 via the line 6 and leaves it heated via the line 7.
  • the line 7 leads the working medium to the gas turbine 8.
  • the gas is expanded.
  • the mechanical energy generated in this way is converted into electrical energy in a generator 9.
  • the expanded, cooled working medium leaves the generator via line 10 and arrives at a second heat exchanger 11, whereby part of its remaining heat is transferred according to the countercurrent principle to a second working medium which is carried in line 13a.
  • the (first) working medium leaves the second heat exchanger 11 via the line 12.
  • the second working medium leaves the heat exchanger 11 at a higher temperature than the inlet temperature into the heat exchanger 11, supplies a consumer 13 with heat while cooling and enters the heat at a lower temperature Heat exchanger 11 a.
  • the (first) working medium is led via the line 12 to a compressor 14, which compensates for the pressure loss of the working medium and ensures the necessary operating pressure.
  • a part of the working medium leaves the compressor 14 via the line 6 and is in turn led to the heat exchanger 3, whereupon it again passes through the lines and devices mentioned.
  • Another part of the working medium leaves the compressor 14 via the line 16 and is fed to the combustion chamber 1. 12
  • the gas turbine 8 is connected to the compressor 14 via the pressure compensation line 15.
  • FIG. 3 shows the functional diagram of a microturbine according to the invention.
  • the combustion chamber is used to provide thermal energy.
  • the thermal energy is transferred to the microturbine with the help of a working medium in a closed or semi-open circuit (secondary circuit).
  • the mechanical energy generated there is converted into electrical energy via the generator.
  • This process is controlled by means of a performance controller, which can be influenced by the user using a control computer (user interface).
  • the electrical energy generated can be used to charge a battery, which may provide the necessary starting energy to start the gas turbine.

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Abstract

Es wird eine Mikrogasturbine vorgestellt, wobei ein Arbeitsmedium, das in einem geschlossenen oder halboffen Kreislauf gefürt wird, in einem Verdichter Komprimiert, einem Wärmetauscher erwärmt und einer Turbine entspannt wird. Dabei kommen Biomassen wie Holz, Schilf, Stroh oder Gras als Brennstoffe zur Verwendung.

Description

2
Das Arbeitsprinzip einer dem Stand der Technik entsprechenden Mikrogasturbine wird nachfolgend anhand einer Capstone-Turbine (Hersteller: Capstone Turbine Corp., Woodland Hills, US) erläutert. Die Verbrennungsluft tritt über einen Generator in die Mikroturbine ein und kühlt diesen dabei. Anschließend wird die Luft in einem Radialverdichter auf etwa 4 bar komprimiert. In einem Rekuperator wird sie durch die heiße Verbrennungsluft vorgewärmt, um einen guten elektrischen Wirkungsgrad trotz niedriger Spitzentemperaturen zu erzielen. In einer Brennkammer kommt das verdichtete Brenngas hinzu und wird gezündet. Die heißen Verbrennungsgase werden in der Turbine entspannt und treiben so Verdichter und Generator an. Nachdem die Abgase einen Teil ihrer Wärmeenergie im Rekuperator abgegeben haben, verlassen sie die Mikrogasturbine. In einem weiteren Wärmetauscher wird dann Prozeßwärme gewonnen.
Generator, Turbine und Verdichter einer solchen Mirkogasturbine sind in der Regel auf einer Welle montiert. Bei einer Drehzahl von etwa 96.000 U/min wird ein hochfrequenter Wechselstrom mit einer Frequenz von 1.600 Hz erzeugt. Die Leistungselektronik richtet diesen Strom gleich und liefert dann einen Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung von 400 V.
Zum Start der Turbine dient der Generator als Motor, der die Turbine zunächst auf eine bestimmte Startdrehzahl antreibt. Er erhält seine Energie im Netzparallelbetrieb aus dem Stromnetz, im Inselbetrieb von den Akkus. Der Motorbetrieb erfolgt bis zum Erreichen der notwendigen Startenergie. Die Startenergie ist die Energie, die notwendig ist, um den Energieverbrauch des Verdichters zu kompensieren.
Bei herkömmlichen Industriegasturbinen erfolgt die Leistungsregelung über die zugeführte Gasmenge und dem erzeugten Moment, der Generator hinter dem Getriebe wird mit einer konstanten Drehzahl bedient. Im Gegensatz hierzu ermöglicht das elektronische Getriebe bei der Mikrogasturbine eine Leistungsregelung über die Drehzahl. Deshalb weist die Mikrogasturbine im Teillastverhalten auch nur geringe Wirkungsgradverluste auf, da die thermodynamisch wichtige Eintrittstemperatur in die Turbine in weiten Lastbereichen konstant gehalten werden kann. 3
Aufgrund der Möglichkeit, die Leistung der Mirkogasturbine über deren Drehzahl zu regeln, kann der Massenstrom geregelt und damit die Brennkammertemperatur über weite Lastbereiche im thermodynamisch optimalen Auslegungspunkt gehalten werden. Dies ist die Ursache für die höheren relativen Wirkungsgrade der Mikrogasturbine im Teillastbereich.
Ein besonderer Vorteil der Mikrogasturbinen ist die Möglichkeit, diese sowohl im Netzparallel- als auch im Inselbetrieb nutzen zu können. Beim Netzparallelbetrieb wird die Energie zum Starten der Turbine aus dem Netz bezogen. Im Inselbetrieb muß diese Energie in Form von Akkumulatoren bereitgestellt werden. Die Akkumulatoren werden dabei auch für den Betrieb des DC/AC/DC-Wandlers benötigt.
Als Brennstoffe zum Betreiben von Mikrogasturbinen werden Erdgas, Heizöl, Flüssiggas, Klärgas, Grubengas und Erdölbegleitgas verwendet, wobei in der Praxis weit überwiegend Erdgas eingesetzt wird, da dies mit sehr niedrigen Emissionswerten verbunden ist. Der NOx-Gehalt liegt bei 25 ppm, der CO-Gehalt kann durch einen nachgeschalteten Katalysator weiter reduziert werden.
Es ist bisher nicht gelungen, Biomasse als Brennstoff für Mikorgasturbinen wirtschaftlich zu nutzen. Dies liegt im wesentlichen daran, daß bei der Verbrennung von Biomasse das sogenannte Teer-Öl-Feststoffprodukt („TÖF") als Vergasungsprodukt anfällt, wodurch die Steuerung von Prozessen im Leistungsbereich der Mikrogasturbinen unmöglich oder zumindest erheblich erschwert wird. Das Auftreten dieses Vergasungsproduktes ist die Ursache dafür, daß derzeit nur ein geringer Teil (ca. 0,8 %) der anfallenden Biomasse zur Energiegewinnung genutzt wird, wobei diese Nutzung nahezu ausschließlich großtechnisch erfolgt, was unter anderem mit hohen Transportkosten für die Biomasse verbunden ist.
Die großtechnische Nutzung von Biomasse beruht vor allem auf der Vergasung und Pyrolyse. Beim Vergasungsprozeß wird die Biomasse in den Gasgenerator (Thermo- lyse-Reaktor) eingebracht und dort im Festbett oder in der zirkulierenden Wirbelschicht entgast bzw. vergast. Bei der Vergasung/Entgasung entsteht ein Zwischenprodukt (der sogenannte Wärmeträger), das Rohgas und als Produkt aus der Entgasung in geringen Mengen Koks. Das Zwischenprodukt ist das oben erwähnte TÖF 4
(Teer-Öl-Feststoff-Produkt). Dieses muß erneut aufbereitet werden. Dazu wird mit einem Stützfeuer aus Koks und gegebenenfalls aus einem Zusatzbrennstoff (z. B. Schwachgas aus dem Vergasungsprozeß) zusätzliche Wärme in den Reformer eingebracht. Im Reformer entsteht aus dem Rohgas und zum Teil dem Abgas aus dem Verbrennungsprozeß mit Dampf als Reaktionspartner Kohlenmonoxyd, Wasserstoff und in geringen Teilen Methan. Die Konzentration der einzelnen Komponenten ist abhängig vom Systemdruck der Anlage.
Eine Nutzung für kleinere Anlagen zur Energiegewinnung wie beispielsweise in Verbindung mit einer Mikrogasturbine ist, absehen von der Verbrennung von Holz bei der sogenannten Kleinfeuerung, bisher nicht möglich, obwohl dies erhebliche Vorteile bieten würde. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Biomasse dort, wo sie anfällt, auch verwertet werden kann, was neben der Möglichkeit der Strom- und Wärmegewinnung, auch eine erhebliche Reduzierung der Kosten für Lagerung und Verwertung der lokal angefallenen Biomasse bedeutet.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Mikrogasturbine angeben werden, bei der Biomasse als Brennstoff verwertet werden kann. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Erzeugung von Strom und Wärme angegeben werden, das den Einsatz von Biomasse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüchen 1 , 2, 15, 16 und 17 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 14 sowie 18 bis 21.
Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Mikrogasturbine vorgesehen, die ein Arbeitsmedium, das in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird, einen Brennraum zur kontiniuierlichen Verbrennung eines Brennstoffes unter Bildung von Rauchgas; einen Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf das Arbeitsmedium übertragen wird; eine Einrichtung zur Führung des erwärmten Arbeitsmediums in eine Gasturbine; eine Gasturbine, in der das Arbeitsmedium expandiert wird; 5 eine Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird; und eine Einrichtung zur Rückführung des Arbeitsmediums in den Wärmeübertrager umfaßt.
Alternativ ist erfindungsgemäß eine Mikrogasturbine vorgesehen, die ein Arbeitsmedium, das in einem halboffenen Kreislauf geführt wird, einen Brennraum zur kontinuierlichen Verbrennung eines Brennstoffes unter Bildung von Rauchgas; einen Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf das Arbeitsmedium übertragen wird; eine Einrichtung zur Führung des erwärmten Arbeitsmediums in eine Gasturbine; eine Gasturbine, in der das Arbeitsmedium expandiert wird; eine Einrichtung zur Führung eines Teils des Arbeitsmediums, nach dessen Expansion in der Gasturbine, in die Brennkammer und eine Einrichtung zur Rückführung des verbliebenen Teils des Arbeitsmediums in den Wärmeübertrager umfaßt.
Die Erfindung ermöglicht es somit als Brennstoff Biomasse zu nutzen, da dessen Verbrennungsprodukte nicht mehr in die Gasturbine geführt werden. Dadurch wird die Ablagerung unerwünschter Verbrennungsprodukte wie beispielsweise des sogenannten Teer-Öl-Feststoffproduktes in der Gasturbine verhindert. Statt dessen werden die bei der Verbrennung entstandenen heißen Abgase (sogenannte Rauchgase) verwendet, um ein fluides Arbeitsmedium zu erwärmen, wobei die Abgase selbst abgekühlt werden. Das Arbeitsmedium kann dabei in einem geschlossenen oder halboffenen Kreislauf geführt werden. Wesentliches Merkmal der Erfindung ist somit die Trennung der Verbrennung von dem Antrieb der Gasturbine, d. h. die indirekte Befeuerung der Gasturbine.
Bei der Gasturbine handelt es sich, abgesehen von der Verwendung eines Arbeitsmediums, um eine übliche Konstruktion. Die Vorteile einer Mikrogasturbine (kompakte Bauweise; geringe Wartungskosten bei Wartungsintervallen von mindestens 8000 Betriebsstunden; einfache Installation; geringe Betriebsfläche; niederfrequente Schallemissionen) können daher erstmals genutzt werden, um vor Ort anfallende 6
Biomasse zur Erzeugung von elektrischem Strom und von Wärme zu nutzen. Sie ermöglicht somit die Schaffung einer dezentralen Entsorgung von biologischen Materialien bei Versorgung mit elektrischem Strom und Wärme.
Aufgrund des unkomplizierten Aufbaus der erfindungsgemäßen Mikrogasturbine kann diese einfach an wechselnde Standortbedingungen angepaßt werden.
Zweckmäßigerweise umfaßt die Mikrogasturbine, bei der das Arbeitsmedium in einem halboffenen Kreislauf geführt wird, ferner eine Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird.
Als Arbeitsmedium können fluide Medien wie Luft, Stickstoff, Helium, Neon, Xenon, Argon oder Wasser verwendet werden. Ebenso geeignet sind Kältemittel wie R407 oder R134a. Im Falle der Gasturbine mit halboffenem Kreislauf des Arbeitsmediums sollte das Arbeitsmedium Luft sein.
Der Brennraum ist vorzugsweise eine Hochtemperaturanlage, so daß die Austrittstemperatur des in dem Brennraum aus dem Brennstoff erzeugten Rauchgases aus dem Brennraum 800 bis 1600 °C beträgt, wobei die Höhe der Temperatur in Abhängigkeit von dem Energiebedarf geregelt werden kann. Der Brennraum wird zweckmäßig mit Überdruck betrieben, wobei sich die Höhe des Überdrucks nach der Brennkammeraustrittstemperatur des Rauchgases richtet, die erreicht werden soll.
Der Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf das Arbeitsmedium übertragen wird, sollte ein Kreuzgegenstrom-Wärmeübertrager sein. In dem Wärmeübertrager wird das Arbeitsmedium vorzugsweise auf 700 °C aufgeheizt, während das Rauchgas annähernd auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Das derart abgekühlte Rauchgas kann den Wärmeübertrager anschließend durch eine Esse verlassen.
Vorzugsweise ist ein zweiter Wärmeübertrager im Anschluß an die Gasturbine vorgesehen, um die verbliebene Wärme des Arbeitsmediums (Restwärme) auf ein zweites Arbeitsmedium zu übertragen. Dieses zweite Arbeitsmedium, beispielsweise 7
Wasser, kann zum Betreiben einer Heizung für die Warmwasserbereitung genutzt werden. Es können mehrere derartige Wärmeübertrager vorgesehen sein.
Die Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird, kann ein Verdichter oder eine Pumpe sein. Mit Hilfe dieser Einrichtung wird für die Aufrechterhaltung des notwendigen Betriebsdruckes gesorgt. Eine solche Druckhaltung ist jedoch erforderlich, wenn Luft als Arbeitsmedium verwendet wird. Die Verwendung einer Pumpe ist dann erforderlich, wenn das Arbeitsmedium im Kreislauf, beispielsweise nach dem Passieren des zweiten Wärmeübertragers kondensiert. Dann muß eine statische, dynamische oder statisch/dynamische Druckhaltung erfolgen.
Als Brennstoff, der in dem Brennraum verbrannt wird, können Biomassen wie Holz, Stroh, Schilf, Gras oder Gemische dieser verwendet werden. Selbstverständlich können auch andere Brennstoffe wie Erdgas, Heizöl, Flüssiggas, Klärgas oder Grubengas eingesetzt werden. Ebenso kann Biogas, das in einem Gasreaktor aus Biomasse erzeugt wurde, beispielsweise Methan, als Brennstoff genutzt werden.
Die erfindungsgemäße Mikrogasturbine kann somit zur Gewinnung von elektrischem Strom und/oder Wärme genutzt werden, was dem Prinzip der Wärme-Kraft- Kopplung entspricht. Mit der Wärme, das dem Arbeitsmedium nach der Expansion in der Gasturbine entzogen wird, kann darüber hinaus eine Absorptionskälteanlage betrieben werden, die zur Klimatisierung von Räumen dient. Auf diese Weise kann eine Kälte-Kraft- oder Kälte-Wärme-Kraft-Kopplung erreicht werden.
Nach Maßgabe der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Gewinnung von elektrischen Strom und/oder Wärme unter Verwendung einer Mikrogasturbine vorgesehen, das die Schritte
(a) kontinuierliche Verbrennung eines Brennstoffes in einem Brennraum unter Bildung von Rauchgas;
(b) Führen des Rauchgases in einen Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf ein Arbeitsmedium übertragen wird;
(c) Führen des erwärmten Arbeitsmediums in eine Gasturbine;
(d) Expandieren des Arbeitsmediums in der Gasturbine; 8
(e) Führen des expandierten Gases in eine Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird; und
(f) Rückführung des Arbeitsmediums in den Wärmeübertrager und Wiederholen der Schritte (b) bis (f) umfaßt; wobei das Arbeitsmedium in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.
Alternativ ist ein Verfahren zur Gewinnung von elektrischen Strom und/oder Wärme unter Verwendung einer Mikrogasturbine vorgesehen, das die Schritte
(a) kontinuierliche Verbrennung eines Brennstoffes in einem Brennraum unter Bildung von Rauchgas;
(b) Führen des Rauchgases in einen Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf ein Arbeitsmedium übertragen wird;
(c) Führen des erwärmten Arbeitsmediums in eine Gasturbine;
(d) Expandieren des Arbeitsmediums in der Gasturbine;
(e) Führen eines Teils des Arbeitsmediums in die Brennkammer;
(f) Rückführung des anderen Teils des Arbeitsmediums in den Wärmeübertrager und Wiederholen der Schritte (b) bis (f) umfaßt, wobei das Arbeitsmedium in einem halboffenen Kreislauf geführt wird.
Das letztere Verfahren kann ferner den Schritt
(d1) Führen des expandierten Gases in eine Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird, im Anschluß an Schritt (d) umfassen.
Beide Verfahren können ferner den Schritt
(d2) Führen des Arbeitsmediums durch zumindest einen zweiten Wärmeübertrager zur Übertragung der verbliebenen Wärme des Arbeitsmediums auf ein zweites Arbeitsmedium umfassen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der das Arbeitsmedium in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird; 9
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der das Arbeitsmedium in einem halboffenen Kreislauf geführt wird; und
Fig. 3 ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Mikrogasturbine.
Nach Fig. 1 besteht die Mikrogasturbine, bei der das Arbeitsmedium in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird, aus einem Brennraum 1 , der eine Einlaßleitung 4 zur Zuführung des Brennstoffes in den Brennraum 1 aufweist. In dem Brennraum wird der Brennstoff unter Bildung eines heißen Rauchgases verbrannt. Die Rauchgastemperatur beträgt ca. 1.100°C. Über die Leitung 2 wird das heiße Rauchgas aus dem Brennraum 1 in den Wärmeübertrager 3 geführt. Im Wärmeübertrager 3 wird die Wärme des Rauchgases im Gegenstromprinzip auf das Arbeitsmedium übertragen. Das abgekühlte Rauchgas verläßt den Wärmeübertrager 3 über die Leitung 5 und kann anschließend über eine Esse in die Umwelt abgegeben werden. Die Temperatur des abgekühlten Rauchgases beträgt ca. 40 °C.
Das Arbeitsmedium wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt. Es tritt über die Leitung 6 mit einer Temperatur von ca. 65°C in den Wärmeübertrager 3 ein und verläßt diesen mit einer Temperatur von ca. 1.150°C über die Leitung 7. Die Leitung 7 führt das Arbeitsmedium zu Gasturbine 8, wobei die Temperatur des Arbeitsmediums beim Eintritt in die Gasturbine ca. 1.100°C beträgt. In der Gasturbine 8 wird das Gas expandiert. Die so erzeugte mechanische Energie wird in einem Generator 9 in elektrische Energie überführt. Das expandierte Arbeitsmedium verläßt den Generator über Leitung 10 mit einer Temperatur von ca. 450 °C und gelangt mit einer Temperatur von ca. 430°C zu einem zweiten Wärmeübertrager 11 , wobei es einen Teil seiner Wärme nach dem Gegenstromprinzip auf ein zweites Arbeitsmedium, das in der Leitung 13a geführt wird, überträgt. Das (erste) Arbeitsmedium verläßt den zweiten Wärmeübertrager 11 über die Leitung 12 mit einer Temperatur von ca. 60°C. Das zweite Arbeitsmedium verläßt den Wärmeübertrager 11 mit im Vergleich zur Eintrittstemperatur in den Wärmeübertrager 11 erhöhter Temperatur, versorgt unter Abkühlung einen Verbraucher 13 mit Wärme und tritt mit niedriger Temperatur wiederum in den Wärmeübertrager 11 ein. 10
Das (erste) Arbeitsmedium wird nach dem Austritt aus dem Wärmeübertrager 11 über die Leitung 12 zu einem Verdichter 14 geführt, der den Druckverlust des Arbeitsmediums ausgleicht und für den notwendigen Betriebsdruck sorgt. Die Eintrittstemperatur des Arbeitsmediums in den Verdichter 14 beträgt ca. 55 °C. Es verläßt den Verdichter 14 mit einer Temperatur von ca. 70 °C und wird über die Leitung 6 erneut zu Wärmeübertrager 3 geführt, woraufhin es erneut die genannten Leitungen und Einrichtungen passiert.
Die Gasturbine 8 ist über die Druckausgleichsleitung 15 mit dem Verdichter 14 verbunden.
Die Ein- und Austrittstemperaturen des Arbeitsmediums sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Ein- und Austrittstemperaturen des Brennstoffes und des Rauchgases sind in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengefaßt. Die Temperaturmeßpunkte sind in Fig. 1 als eingekreiste Zahlen dargestellt.
Tabelle 1
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0002
11
Nach Fig. 2 besteht die Mikrogasturbine, bei der das Arbeitsmedium in einem halboffenen Kreislauf geführt wird, aus einem Brennraum 1 , der eine Einlaßleitung 4 zur Zuführung des Brennstoffes in den Brennraum 1 aufweist. In dem Brennraum wird der Brennstoff unter Bildung eines heißen Rauchgases verbrannt. Über die Leitung 2 wird das heiße Rauchgas aus dem Brennraum 1 in den Wärmeübertrager 3 geführt. Im Wärmeübertrager 3 wird die Wärme des Rauchgases im Gegenstromprinzip auf das Arbeitsmedium übertragen. Das abgekühlte Rauchgas verläßt den Wärmeübertrager 3 über die Leitung 5 und kann anschließend über eine Esse in die Umwelt abgegeben werden.
Als Arbeitsmedium wird Luft in einem halboffenen Kreislauf geführt. Es tritt über die Leitung 6 in den Wärmeübertrager 3 ein und verläßt diesen erwärmt über die Leitung 7. Die Leitung 7 führt das Arbeitsmedium zu Gasturbine 8. In der Gasturbine 8 wird das Gas expandiert. Die so erzeugte mechanische Energie wird in einem Generator 9 in elektrische Energie überführt. Das expandierte, abgekühlte Arbeitsmedium verläßt den Generator über die Leitung 10 und gelangt zu einem zweiten Wärmeübertrager 11 , wobei es einen Teil seiner verbliebenen Wärme nach dem Gegenstromprinzip auf ein zweites Arbeitsmedium, das in der Leitung 13a geführt wird, überträgt. Das (erste) Arbeitsmedium verläßt den zweiten Wärmeübertrager 11 über die Leitung 12. Das zweite Arbeitsmedium verläßt den Wärmeübertrager 11 mit im Vergleich zur Eintrittstemperatur in den Wärmeübertrager 11 erhöhter Temperatur, versorgt unter Abkühlung einen Verbraucher 13 mit Wärme und tritt mit niedriger Temperatur wiederum in den Wärmeübertrager 11 ein.
Das (erste) Arbeitsmedium wird nach dem Austritt aus dem Wärmeübertrager 11 über die Leitung 12 zu einem Verdichter 14 geführt, der den Druckverlust des Arbeitsmediums ausgleicht und für den notwendigen Betriebsdruck sorgt. Ein Teil des Arbeitsmediums verläßt den Verdichter 14 über die Leitung 6 und wird wiederum zum Wärmeübertrager 3 geführt, woraufhin es erneut die genannten Leitungen und Einrichtungen passiert. Ein anderer Teil des Arbeitsmediums verläßt den Verdichter 14 über die Leitung 16 und wird dem Brennraum 1 zugeführt. 12
Die Gasturbine 8 ist über die Druckausgleichsleitung 15 mit dem Verdichter 14 verbunden.
Fig. 3 zeigt das Funktionsschema einer erfindungsgemäßen Mikroturbine. Der Brennraum dient zur Bereitstellung thermischer Energie. Die thermische Energie wird auf die Mikroturbine mit Hilfe eines im geschlossenen oder im halboffenen Kreislauf (Sekundärkreis) geführten Arbeitsmediums übertragen. Die dort erzeugte mechanische Energie wird über den Generator in Elektroenergie umgewandelt. Dieser Prozeß wird mittels eines Leistungskontrollers gesteuert, der vom Benutzer mit Hilfe eines Control-Computers beeinflußt werden kann (Benutzerschnittstelle). Die erzeugte elektrische Energie kann zum Laden einer Batterie verwendet werden, die gegebenenfalls die notwendige Startenergie zum Start der Gasturbine bereitstellt.
13
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Brennraum
2 Leitung zwischen Brennraum und Wärmeübertrager 3
3 Wärmeübertrager
4 Leitung zur Zuführung von Brennstoff in den Brennraum 1
5 Leitung zur Abführung von Rauchgas aus dem Wärmeübertrager 3
6 Leitung zwischen Verdichter 4 und Wärmeübertrager 3
7 Leitung zwischen Wärmeübertrager 3 und Gasturbine 8
8 Gasturbine
9 Generator
10 Leitung zwischen Gasturbine 8 und Wärmeübertrager 11
12 Leitung zwischen Wärmeübertrager 11 und Verdichter 14
13 Verbraucher
13a Leitung für zweites Arbeitsmedium
14 Verdichter
15 Druckausgleichsleitung zwischen Gasturbine 8 und Verdichter 14
16 Leitung zwischen Verdichter 14 und Brennraum 1

Claims

14Patentansprüche
1. Mikrogasturbine, umfassend ein Arbeitsmedium, das in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird, einen Brennraum zur kontinuierlichen Verbrennung eines Brennstoffes unter Bildung von Rauchgas; einen Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf das Arbeitsmedium übertragen wird; eine Einrichtung zur Führung des erwärmten Arbeitsmediums in eine Gasturbine; eine Gasturbine, in der das Arbeitsmedium expandiert wird; eine Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird; und eine Einrichtung zur Rückführung des Arbeitsmediums in den Wärmeübertrager.
2. Mikrogasturbine, umfassend ein Arbeitsmedium, das in einem halboffenen Kreislauf geführt wird, einen Brennraum zur kontinuierlichen Verbrennung eines Brennstoffes unter Bildung von Rauchgas; einen Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf das Arbeitsmedium übertragen wird; eine Einrichtung zur Führung des erwärmten Arbeitsmediums in eine Gasturbine; eine Gasturbine, in der das Arbeitsmedium expandiert wird; eine Einrichtung zur Führung eines Teils des Arbeitsmediums, nach dessen Expansion in der Gasturbine, in die Brennkammer und eine Einrichtung zur Rückführung des verbliebenen Teils des Arbeitsmediums in den Wärmeübertrager.
3. Mikrogasturbine nach Anspruch 2, wobei sie ferner eine Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird, umfaßt.
4. Mikrogasturbine nach Anspruch 1 , wobei das Arbeitsmedium Luft, Stickstoff, Helium, Neon, Xenon, Argon oder Wasser ist. 15
5. Mikrogasturbine nach Anspruch 2, wobei das Arbeitsmedium Luft ist.
6. Mikrogasturbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gasturbine mit einem Generator zur Erzeugung von elektrischem Strom verbunden ist.
7. Mikrogasturbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Austrittstemperatur des in dem Brennraum erzeugten Rauchgases aus dem Brennraum 800 bis 1600 °C beträgt.
8. Mikrogasturbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Brennraum mit Überdruck betrieben wird.
9. Mikrogasturbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf das Arbeitsmedium übertragen wird; ein Kreuzgegenstrom-Wärmeübertrager ist.
10. Mikrogasturbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Arbeitsmedium in dem Wärmeübertrager auf 700 °C aufgeheizt wird.
11. Mikrogasturbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Rauchgas in dem Wärmeübertrager auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird.
12. Mikrogasturbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sie ferner zumindest einen zweiten Wärmeübertrager im Anschluß an die Gasturbine und vor der Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird, zur Übertragung der verbliebenen Wärme des Arbeitsmediums auf ein zweites Arbeitsmedium umfaßt.
13. Mikrogasturbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird, ein Verdichter oder eine Pumpe ist. 16
14. Mikrogasturbine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Brennstoff Holz, Stroh, Schilf, Gras oder andere Biomassen umfaßt.
15. Verwendung einer Mikrogasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Gewinnung von elektrischem Strom und/oder Wärme.
16. Verfahren zur Gewinnung von elektrischem Strom und/oder Wärme unter Verwendung einer Mikrogasturbine, umfassend die Schritte
(a) kontinuierliche Verbrennung eines Brennstoffes in einem Brennraum unter Bildung von Rauchgas;
(b) Führen des Rauchgases in einen Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf ein Arbeitsmedium übertragen wird;
(c) Führen des erwärmten Arbeitsmediums in eine Gasturbine;
(d) Expandieren des Arbeitsmediums in der Gasturbine;
(e) Führen des expandierten Gases in eine Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird; und
(f) Rückführung des Arbeitsmediums in den Wärmeübertrager und Wiederholen der Schritte (b) bis (f); wobei das Arbeitsmedium in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.
17. Verfahren zur Gewinnung von elektrischem Strom und/oder Wärme unter Verwendung einer Mikrogasturbine, umfassend die Schritte
(a) kontinuierliche Verbrennung eines Brennstoffes in einem Brennraum unter Bildung von Rauchgas;
(b) Führen des Rauchgases in einen Wärmeübertrager, in dem die Wärme des Rauchgases auf ein Arbeitsmedium übertragen wird;
(c) Führen des erwärmten Arbeitsmediums in eine Gasturbine;
(d) Expandieren des Arbeitsmediums in der Gasturbine;
(e) Führen eines Teils des Arbeitsmediums in die Brennkammer;
(f) Rückführung des anderen Teils des Arbeitsmediums in den Wärmeübertrager und Wiederholen der Schritte (b) bis (f); wobei das Arbeitsmedium in einem halboffenen Kreislauf geführt wird. 17
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei es ferner den Schritt (d1) Führen des expandierten Gases in eine Einrichtung, mit der der Druckverlust des Arbeitsmediums ausgeglichen wird, im Anschluß an Schritt (d) umfaßt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei es ferner den Schritt (d2) Führen des Arbeitsmediums durch zumindest einen zweiten Wärmeübertrager zur Übertragung der verbliebenen Wärme des Arbeitsmediums auf ein zweites Arbeitsmedium umfaßt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Arbeitsmedium Luft, Stickstoff, Helium, Neon, Xenon oder Argon ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Arbeitsmedium Luft ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2913724A1 (fr) * 2007-03-15 2008-09-19 Compte R Soc Par Actions Simpl Utilisation de fumees chaudes issues de la combustion de matieres combustibles pour produire de l'energie mecanique, et installation correspondante
ITTV20080138A1 (it) * 2008-10-31 2010-05-01 Giuseppe Saluto Sistema per stufa pellet per produzione energia termica, elettrica , gas.
DE102013212531A1 (de) 2013-06-27 2014-12-31 Dürr Systems GmbH Anlage und Verfahren für das Aufbereiten von Gasen
DE102013212537A1 (de) 2013-06-27 2014-12-31 Dürr Systems GmbH Anlage und Verfahren für das Aufbereiten von Gasen
US9181871B2 (en) 2010-12-15 2015-11-10 Maston AB Indirectly heated gas turbine system
US11512606B1 (en) 2021-09-10 2022-11-29 Hamilton Sundstrand Corporation Micro-turbine generator multi-stage turbine with interstage catalytic converter

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL51521C (de) *
CH189725A (de) * 1936-10-12 1937-03-15 Tech Studien Ag Wärmeaustauscher für Wärmekraftanlagen, in welchen ein gasförmiges Arbeitsmittel, vorzugsweise Luft, dauernd einen geschlossenen Kreislauf unter Überdruck beschreibt.
US2472846A (en) * 1945-01-09 1949-06-14 Nettel Frederick Heat power plant
GB668995A (en) * 1950-05-11 1952-03-26 Shell Refining & Marketing Co Gas turbine plant
FR1346743A (fr) * 1963-02-07 1963-12-20 Gutehoffnungshuette Sterkrade Procédé et dispositif pour l'exploitation de chaleur perdue, en particulier de la chaleur d'incinération des ordures ménagères
US4479355A (en) * 1983-02-25 1984-10-30 Exxon Research & Engineering Co. Power plant integrating coal-fired steam boiler with air turbine
US6066898A (en) * 1998-08-14 2000-05-23 Alliedsignal Inc. Microturbine power generating system including variable-speed gas compressor
WO2000065213A1 (en) * 1999-04-28 2000-11-02 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation A thermodynamic apparatus
DE10039246A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-28 Atz Evus Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Arbeit

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL51521C (de) *
CH189725A (de) * 1936-10-12 1937-03-15 Tech Studien Ag Wärmeaustauscher für Wärmekraftanlagen, in welchen ein gasförmiges Arbeitsmittel, vorzugsweise Luft, dauernd einen geschlossenen Kreislauf unter Überdruck beschreibt.
US2472846A (en) * 1945-01-09 1949-06-14 Nettel Frederick Heat power plant
GB668995A (en) * 1950-05-11 1952-03-26 Shell Refining & Marketing Co Gas turbine plant
FR1346743A (fr) * 1963-02-07 1963-12-20 Gutehoffnungshuette Sterkrade Procédé et dispositif pour l'exploitation de chaleur perdue, en particulier de la chaleur d'incinération des ordures ménagères
US4479355A (en) * 1983-02-25 1984-10-30 Exxon Research & Engineering Co. Power plant integrating coal-fired steam boiler with air turbine
US6066898A (en) * 1998-08-14 2000-05-23 Alliedsignal Inc. Microturbine power generating system including variable-speed gas compressor
WO2000065213A1 (en) * 1999-04-28 2000-11-02 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation A thermodynamic apparatus
DE10039246A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-28 Atz Evus Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Arbeit

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2913724A1 (fr) * 2007-03-15 2008-09-19 Compte R Soc Par Actions Simpl Utilisation de fumees chaudes issues de la combustion de matieres combustibles pour produire de l'energie mecanique, et installation correspondante
ITTV20080138A1 (it) * 2008-10-31 2010-05-01 Giuseppe Saluto Sistema per stufa pellet per produzione energia termica, elettrica , gas.
US9181871B2 (en) 2010-12-15 2015-11-10 Maston AB Indirectly heated gas turbine system
DE102013212531A1 (de) 2013-06-27 2014-12-31 Dürr Systems GmbH Anlage und Verfahren für das Aufbereiten von Gasen
DE102013212537A1 (de) 2013-06-27 2014-12-31 Dürr Systems GmbH Anlage und Verfahren für das Aufbereiten von Gasen
US11512606B1 (en) 2021-09-10 2022-11-29 Hamilton Sundstrand Corporation Micro-turbine generator multi-stage turbine with interstage catalytic converter

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