Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage Die bekannten Gasturbinensysteme arbei ten gi#undsätzlieh entweder nach der offenen lIethocle, bei der der Brennstoff, und zwar bisher ausschliesslich gasförmig oder flüssig, in der vorkomprimierten Luft in eine bis drei Stufen verbrannt und die Verbrennungsgase in Turbinen entspannt werden oder nach dem geschlossenen System, bei dem vorkompri- mierte Luft indirekt mit Hilfe von gasförmi gen,
flüssigen oder festen Brennstoffen ein- oder mehrstufig erhitzt und in Turbinen zwecks Arbeitsleistung wieder entspannt wird. Es sind auch Kombinationen zwischen beiden Systemen möglich, also kombinierte Anlagen, die teils in geschlossener, teils in offener eise arbeiten.
Beide Systeme von Gasturbinen haben ihre Vor- und Nachteile. Das offene System kann nur gasförmige oder flüssige Brenn stoffe einsetzen, an deren Reinheitsgrad und oft auch andere Eigenschaften gewisse An forderungen gestellt werden müssen. Ein wei terer Nachteil des offenen Systems sind die grossen Volumina, in den niedrigen Druckstu fen und die grossen Dimensionen der Wä.rme- austauseher, weil bei 1 ata Druck die Wärme- überrangskoeffizienten verhältnismässig klein sind.
Auch die grosse Verdünnung der Rauch gase bezüglich der Kohlensäure, also die schlechte Ausnutzung der Luft, kann unter Umständen als ein gewisser Nachteil betrach tet werden. Die geschlossenen- oder Luftturbinenanla- gen haben ihrerseits den Nachteil teurer und grosser Lufterhitzer, die ja die Stelle des Dampfkessels im Falle des Dampfturbinen betriebes übernehmen. Lässt man anderseits den Lufterhitzer feuerraumseitig ebenfalls un ter einem gewissen Überdruck arbeiten, so werden die Erhitzerflächen wohl kleiner, aber die ganze Anlage gleichzeitig sehr kompliziert,
und die Kompressoren und Turbinen für die Verarbeitung der Verbrennungsluft und der Rauchgase werden ebenfalls verhältnismässig gross, da grosse Rauchgasvolumina bei nied rigem Druck bewältigt werden müssen. Man hat aber dafür den Vorteil, dass die Luftvolu mina. in den Hauptturbinen und Hauptkom pressoren, also in den Kreislaufmaschinen, bei genügend hohen Expansionsenddrücken klein bleiben.
Sowohl die offenen als auch die geschlos senen Anlagen kann man mit Zwischenüber hitzung ausrüsten. Gewöhnlich sieht man eine einmalige Zwischenüberhitzung vor. Man kann aber auch eine zweifache Zwischenüber hitzung, unter Umständen eine dreifache Zwi schenüberhitzung vorsehen. Im letzten Falle wird aber die ganze Anlage schon recht kom pliziert und besteht aus einer grossen Anzahl von. Einzelkompressoren und Einzelturbinen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanlage unter Aus nutzung von festen oder flüssigen Brennstof- fen ist 111111 @ladureli --el@eiiiizeielinet, dass diese Brennstoffe unter Druck mit Luft und Was- serdanipf zunächst in ein :
Sehwaehgas verwan delt werden und dieses Schwachgas dann ebenso wie die nötige Verbrennungsluft für dieses einer geschlossenen Gasturbinenanlage mit Turbine, Kompressor und Wärmeaustau- seher,derartig zugeführt wird, dass unter Ein- haltunfg der gewünschten Temperaturen vor und innerhalb des Turbinenteils an allen Stel len des geschlossenen Arbeitsgasstromes Luft unterschuss herrscht,
wobei ferner eine Ar beitsgasmenge entsprechend dem Zusatz von Sebwaehgas und Verbrennungsluft in den Arbeitskreislauf aus diesem durch eine Tur bine bei Luftüberscliuss auf den Atmosphären druck entspannt. wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren v ereini-t die Vorzüge des offenen und des geschlos senen Systems. Der grösste Teil der Energie wird durch Expansion kleiner Gasvolumina gewonnen, und die Wärme wird ähnlich wie bei dem offenen System ohne grosse gefeuerte Gaserhitzer eingebracht.
Fig. 1 zeigt eine beispielsweise Ausfüh rungsform einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, und zwar diejenige, bei der eine Gaserzeugung an der Stelle höelisten Druckes vorgesehen wird.
In Fi-'-.1 bedeutet G den Gaserzeuger, B die Brennstoffeinführung in diese (fest oder flüs sig), L,_ die zugeführte Vergasungsluft bei 35 ata, T,1 die Hoelidruekturbine, Tg2 die Niederdruckturbine des Kreislaufes und Kg. den Kreislaufkompressor. Das Arbeitsgas wird vom Kreislaufkompressor KT beispielsweise mit -1 ata angesaugt und auf einen Druck von zum Beispiel ?5 ata gebracht.
Dann wird zunächst im Wärmeaustauscher Ihm eine ge- wisse Vorwärmung des Arbeitsgases vorge nommen, entsprechend der Austrittstempera tur des Kreislaufgases aus der Niederdruek- turbine In einer Brennkammer B1 wer den nun zusammengebra.eht:
das vorgewärmte Kreislaufgas, das im Gaserzeuger G erzeugte Sehwaeligas und ein Teil Lg.1 der Verbren nungsluft von ?5 ata, der so bemessen wird, dass das 11isehgas aus der Brennkammer B1 die für die I-Iochdruckhreislaufturbine Tg1 richtige Anfangstemperatur hat.
Die darge stellte Anlage ist. nur mit. einfacher Zwischen- überlützuna mezeielinet. Es kann natürlich mit mehrfacher Zwisehenüberhitzunü: gearbei tet werden. Das aus der Turbine T" mit zum Beispiel 8 ata austretende Gas wird dann in der Brennkammer B.. durch die Luftzufuhr I,,.> wieder boeh-elieizt, so dass die Eintritts temperatur in die Nieelei-drucl@-Kreislauftiir- bine T". richtig eingehalten wird.
Mit 4 ata tritt dann das Arbeitsas aus der Turbine T".> aus und in den Wärmeaustauscher Wg. ein, das seine Wärnie austauscht gegen das ankom mende, auf 25 ata vom Kompressor Kg kom primierte Kreislaufgas. rin meistens mit Was ser beschickter Sehlusskühler W,
erniedrigt die Temperatur vor dem Kompressor K.. mög- lielist tief, um dem Kompressor günstige An fansbedingungen zu geben.
Diejenige Gas menge, die dem Sch -aehgaszusatz aus dem Gaserzenaer G und den Verbrennungsluft men -,en 41 und L_; entspricht, -wird nun nach der Kreislaufturbine T...., ab-.ezweigt und in einer Brennkammer B" unter einem Druck von 4- ata nochmals erhitzt.
Da mit ganz ge ringen Luftuntersehüssen, also sehr kleinen Konzentrationen an brennbaren Gasen im Kreislaufgas gearbeitet wird, so kann unter Umständen ein Gefäss A vor die Turbine T" geschaltet werden, das gestattet, mit Hilfe eines geeigneten Katalysators sämtliche brenn baren Bestandteile im ausgestossenen Gas bei kleinstem Sanerstoffübersehuss zu verbrennen. Die Vorsehung dieses Katalysators ist vor allem dann nötig, wenn die Eintrittstempera tur in die Turbine T" verhältnismässig nied rig liegen soll.
Aus der Turbine T" treten die Gase bei 1 ata aus und geben ihre Wärme in einem Wärmeaustauseher W" ab. Die Frisch luft, die für Vergasun- und Verbrennung, also für die Aufrechterhaltung des ganzen Prozesses nötig ist, wird bei 1 ata vom Kom pressor K" angesaugt. und dann in mehreren Stufen auf den Enddruck von 5 ata, kompri miert.
Der Kompressor K " besteht. aus meh reren Druckstufen bzw. er wird in geeigneter Weise angezapft, so class die Luft für Ver- gaseng und Brennkammer B1 den Enddruck, also den höchsten Druck, besitzt und die er lieblich kleineren Luftmengen für die Brenn- kammer B2 und B" mit entsprechend niedri geren Drucken aus dem Kompressor KD ent nommen werden.
Vorzugsweise wird nunmehr bei der An ordnung nach Fig.1 folgendermassen gearbei- tel : Iin Gaserzeuger G wird mit der Luft L,; voll 25 a.ta und dem festen oder flüssigen Brennstoff sowie mit Wasserdampf ein Sehwaeligas erzeugt mit Heizwerten, die bei spielsweise zwischen 1000 und 1300 M7E/Nm > Sehwaehgas liegen.
Dieses Gas gelangt in die Brennkammer B1. Nun ist die vom Kompres sor K" zurückgeführte Arbeitsgasmenge so bemessen worden zusammen mit der Luft menge L,1, dass einmal das Arbeitsgas am Eintritt der Hoehdruekturbine Tgl die nötige Eintrittstemperatur von beispielsweise 650 C erhält und dass sieh anderseits an dieser Stelle noch ein gewisser, wenn auch sehr niedriger Gehalt an brennbaren Bestandteilen, die mei stens fast ausschliesslich aus Wasserstoff und Kolilenoxvd bestehen,
also zlim Beispiel etwa 2 bis 6% CO + H.. in dem Arbeitsgas vor- findet.. In dieser Zusammensetzung tritt das Arbeitsgas auch aus der Hochdruckturbine Toi aus, und nun wird in der Brennkammer B.., so viel Luft zugesetzt, dass die gewünschte Temperaturerhöhung vor der Turbine T,.2 er- zeugt wird.
Dabei werden die Verhältnisse aber so -gewählt, dass auch vor der Turbine T,.2 noch ein gewisser Überschoss an Kohlen oxyd und Wasserstoff herrscht. In der Tur bine Tm2 wird dann die Temperatur entspre- ehend ermässigt, und dann gelangt das austre tende Gas nach einem entsprechenden Luft zusatz und einer dadurch verursachten Tem peraturerhöhung. in die Turbine To, die auf 1 ata entspannt und die Gase über den -Värmeaustauseher W" ins Freie gibt.
Die Verhältnisse werden also so eingestellt, dass nach der Brennkammer B2 und nach der Turbine T,.2 noch ein kleiner Übersclluss an brennbaren Gasen von beispielsweise 2 bis 3 % verbleibt, so dass also im ganzen Kreislauf sieh schwach konzentrierte brennbare Gase befinden.
Der Luftzusatz vor der Turbine T" wird so gross vorgenommen, dass, ganz gleich, ob vor der Turbine ein die Verbrennung för dernder Katalysator angewendet wird oder nicht, in dem aus der offenen Turbine austre tenden Abgas sich keine brennbaren Gase mehr befinden, wohl aber ein kleiner über schuss an Sauerstoff.
Im übrigen ist zu er wähnen, dass bei kleinen Konzentrationen von Wasserstoff und Kohlenoxyd, die also in der Grössenordnung von 3 bis 6.% CO + H2 lie- gen, bei Zusatz von Luft eine Temperatur von 630 C genügt, 11m eine vollständige Ver brennung zu erreichen, und zwar dies schon bei 1 ata. Bei Anwendung höherer Drucke liegt die Zündungstemperatur schwach kon zentrierter brennbarer Gasgemische entspre- ehend tiefer.
Es gelingt also ohne weiteres, beim Arbeiten mit so geringen Konzentratio nen an Brennbarem im Kreislaufgas eine voll ständige Verbrennung zu erzielen.
Der Wärmeaustauscher W, hat auf der 4-ata- und auf der 25-ata-Seite gleiche Gas- gewiehte, so dass ein guter Wärmeaustausch gewährleistet ist.
Im Wärmeaustauscher Wo wird die Abwärme der Turbine To abgegeben an die komprimierte und vorkomprimierte Verbrennungsluft, also an die Luftmengen LV <I>+</I> Lg1 + L,2 <I>+</I> Lgo. Es zeigt sich nun, dass die Summe dieser Luftmengen nur wenig kleiner ist. als die in der Turbine To entspann ten Rauehgasmengen, die ins Freie gehen, wie aus Tabelle 1 hervorgeht.
EMI0003.0096
<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
<tb> 36 <SEP> 1,68 <SEP> <B>1</B>,527 <SEP> 9<B>1</B>,0 <SEP> 91,4
<tb> 42 <SEP> 7,79 <SEP> 1,600 <SEP> 89,5 <SEP> 90,0
<tb> 48 <SEP> 1,91 <SEP> 1,652 <SEP> 86,5 <SEP> 87,7 Spalte 1 ist die Menge CO + H2 im Schwach gas, Spalte 2 die je 1 m3 Schwachgas abzu stossende Rallehgasmenge ohne Luftüberschuss, Spalte 3 ist die gesamte Luftmenge, also die Summe LV <I>+</I> Lg.1 <I>+</I> Lfi2 <I>+</I> Lgo, Spalte 4 die Cxesamtluftmenge in Prozenten der Rauchgas menge und Spalte 5 dasselbe bei 0,
1 m3 Luft- übersehuss. Da bei den gewöhnlichen Gas- erzeugung,sanlagen CO + H. etwa zu 36 bis --? % vorliegt, so ist er:
siehtlieh, dass die vorzu- wärmende Luftmenge immer etwa gut 9001o der abzustossenden Ra.ueligasmenge beträgt.
Ein anderes Beispiel einer Anlage zur Durelifiilirun- des Verfahrens zeigt Fig-.2. Hier ist der Caserzeu7er auf der untern Driiekseite des Kreislaufes angeschlossen, G ist wieder der Gaserzeuger, der beispielsweise ilntei- 3 ata arbeitet, B der eingeführte Brenn stoff und L,
. die Vergasungsluft. Die Kreis- laufturbinen sind wieder TI, und T.., der h reislaufl;
ompressor K, Wie bei Fig.1 wird wieder im Kreislauf die Wärme im @ NVärme- austauseher <U>TV,</U> ausgetauscht. Die Kompres sion im Kompressor K, .findet aber nun statt, von 8 auf zum Beispiel 50 ata. Die Nieder- drtlekturbine T, entspannt wieder denjenigen Teil des Gases, der durch Gaserzeugung und Verbrennungsluft laufend neu hinzukommt.
Der Kompressor Il" saugt die Luft, mit 1 ata an und komprimiert in Stufen bis auf :,0 ata, wobei wieder die Wärme der Abgase aus der Nieclerclrliel-#tiirbine T" im V or\värmer Wo an komprimierte Luft abgegeben wird.
Die Luft höelisten Druckes kommt in die Brennkam mer Bi, in die das Kreislaufgas geht.; mit einem etwas niedrigeren Diniek von zum Bei spiel 1.7 ata gelangt die Luft in die Zwisehen- brennkanimer B@ und, die Luft der untern Driiel@stufe kommt mit 8 ata, soweit erfor derlich,
in die Sehlussverbrennungskammer B" für die Niederdruekturbine T" und in ihrer Hauptmenge in den Glaserzeuger G. Be7üg- lieh der Temperaturen und der Konzentra tion an Verbrennliehem oder Sauerstoff wird genau so -gearbeitet hie in Fig. 1.
Es ist na tUrlich auch möglich, den Gaserzeuger bei einem Zwiseliendruek anzuschliessen, der zwi schen dem liöebsten und dem niedrigsten Kom- pi-essoi-druek des Kreislaufkompressors K, liegt. -Man kann also z.
B. den Gaserzen- ger G mit dem Druck von 17 ata arbeiten lassen und ihn dann an eine Zwischenstufe des Kompressors Ihm anschliessen. Welche Art des Anselilusses des Gaserzeugers man vor- nimmt, bängt davon ab, wie man die Drücke in der Gesamtanlage wählen will uiid unter welchem Draek man die Gaserzeugung be triebssicher laufen lassen kann.
Wählt man einen sehr hohen Druck als Enddruck des Kompressors K., also Drücke über 30 bis 40 ata, so wird man unter Umständen zweek- mäPi#)-erizeise die Anlage nach der Fig. 2 vor sehen, um zu vermeiden, dass die Gaserzeu- (Yung mit festen Brennstoffen bei allzu hohem Drneli erfolgt. Verwendet man jedoch Öl,
also einen flüssigen Brennstoff, so ist es an bei jedem für die Turbine T"1 trag baren Anfaiig,sdriiek den Gaserzeuger an die Stelle höchsten Di2iekes zu setzen, also vor T,.1 anzuordnen.
Ein besonderer Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist der, dass es möglich ist, dem Gasturbinenprozess eine höhere Wirtsehaft- liehkeit als bisher zu -'eben, indem der Pro zess annähernd isotherm durchgeführt wird (Fig.3). Bekanntlich -erden die heutigen Gasturbinen mit einer Temperatur von bei spielsweise 6'50 C beaufsehlagt. Die Austritts temperatur liegt. dann bei etwa.
.12060 f_'. Mit dieser Temperatur erfolgt der Eintritt in die folgende Zwischenüberhitzung. Be kanntlich würden die Energieausbeuten erheb lich steigen, wenn es gelänge, die Wärme zufuhr annähernd isotherm \ durchzuführen, wenn also das Gas mit einer Temperatur von 6:50 C beispielsweise in die Turbine ein träte. und auch -leder mit etwa 650" C ans der Turbine austräte.
Bei der Ver wendung flüssiger Brennstoffe in der bis heri;en Weise, also dureli direkte Einsprit- zung des flüssigen Brennstoffes in die Luft bzw. in das Rauchgas lässt sieh dies nietet er reichen, erst recht nicht bei Verwendung von festen Brennstoffen.
Der beschriebene Prozel nach den Fig.l und ? ermöglielit aber tat- säehlieh die Durchführung einer annähernd isothermen Expansion, und zwar auf folgende Weise:
Der Kompressor K" erhält eine An zahl- lnzapfungen, und zwar je eine Anzap- fung für eine Stufe der Kreislaufturbine. Es wird in jede Turbinenstufe, verteilt über den Umfang, in besonderer Weise jeweils so viel Luft, z. B. durch einen Zwischeneinsatz, nach den Leitschaufeln oder auf eine andere Weise ein;-efülirt, dass die Temperatur konstant bleibt.
Dies lässt sich eben ermöglichen, weil (las Kreislaufgas kleine Übersehüsse an brenn baren Gasen enthält und man durch Zufüh rung abgemessener Luftmengen immer wieder die nötige Temperatursteigerung erhält.
Man wird also zum Beispiel die Temperatur im Leitapparat durch Luftzusatz auf 680 C er höhen und dann bei der Entspannung in der Leitsehaufel entsprechend der Reaktions- besehauTelung der Gasturbine auf zum Bei spiel 650 C ermässigen und darauf im fol genden Laufradaustritt auf 620 C weiter ab fallen lassen, worauf dann wieder die Tem peratursteigerung auf 680 C im folgenden Leitapparat (furch erneuten Luftzusatz vor genommen wird. Fig. 3, die diese Einrichtung zeigt, ähnelt also vollständig der Fig, 1.
Es ist nur der Kompressor K. noch öfters ange zapft worden, und die Z"%zischenbrennkammer B:, bzw. weitere Zw ischenbrennkammern fal len fort. Die ganze Zwischenüberhitzung ge- sehieht also in der Turbine selbst.
Im übrigen ist wieder Tb die Kreislaufturbine, die jetzt in einem Gehäuse dargestellt worden ist, K9,. der Kreislaufkompressor, Bi die Brennkam- iner, um Kreislaufgas und erzeugtes Schwach gas durch einen Luftzusatz L<B>9</B> auf die ge- wiinsehte Anfangstemperatur zu bringen.
Die Betriebsweise nach Fig. 3 bedingt na- türlieli die selbsttätige Zündung des Kreis- laufgases bei Luftzusatz während des Durch flusses durch die Turbine. Daher ist die Durchführung dieser Methode an die \Wahl höherer Gastemperaturen gebunden, also an Betriebstemperaturen von zum Beispiel 700 oder 750 C oder noch höher.
Die isotherine Arbeitsmethode lässt sich natürlich auch ganz oder teilweise auf die Niederdruekturbine To anwenden, die das Übersehussgas entspannt, wenngleich die An wendung der isothermen Arbeitsweise hier wegen der kleineren Gasmenge und des wahr- seheinlich niedrigeren Druckgefälles weniger Vorteile bringt.
Ganz besonders günstig sind die Arbeits weisen nach Fig. 1 bzw. 3, also mit der Gas- erzeugung vor der Kreislaufturbine. In die sem Falle wird ja die grösste Luftmenge be nötigt für L,, <I>+</I> L, bzw.
L,, + Lg1, also für die Vergasung und die Erzielung der rich tigen Temperatur vor Eintritt in die Hoch- druekkreislaufturbine. Demgegenüber ist die Grösse der angezapften Luftmenge in K" ver hältnismässig gering, so dass also die Kon struktion desLuftkompressorsKa keine Schwie rigkeiten bereitet, denn die Luftgewichte neh men mit steigendem Druck nur wenig ab.
Demgegenüber bietet die Arbeitsweise nach F ig. 2 bezüglich der Konstruktion von La ge wisse Schwierigkeiten, weil die Gasgewichte sich mit zunehmender Kompression stark ver ringern.
Es ist nun die Frage, wie sich die einzel nen Gasmengen zueinander verhalten, nämlich erzeugte Schvaehgasmenge, Luftmenge und Kreislaufgasmenge. In Tabelle 2 sind die ent sprechenden Zahlen zusammengestellt., auf 1 m3 Schwaehgas bezogen, und zwar bei 36, 42 und 481/o, CO + H2 im Schwachgas. Es ist dabei vorausgesetzt, dass sich kein oder so gut wie kein Methan im Schwachgas befindet. Bei modernen Gaserzeugungsanlagen, insbesondere bei modernen Staubvergasungsverfahren, lässt sich dies ohne weiteres erreichen.
Man erhält ohne Schwierigkeiten Schwaehgas mit 0,4 bis 0,811/o Methan und weniger, wenn dies ge wünscht wird.
EMI0005.0073
<I>Tabelle <SEP> 2</I>
<tb> 1 <SEP> _ <SEP> 3 <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7
<tb> 36 <SEP> 988 <SEP> 1,527 <SEP> 3,5 <SEP> 5,0 <SEP> <B>1</B>,68 <SEP> 33,6
<tb> 42 <SEP> 1155 <SEP> 1,600 <SEP> 4,4 <SEP> 5,9 <SEP> <B>1,79</B> <SEP> 30,3
<tb> 48 <SEP> 1318 <SEP> 1,652 <SEP> 5,1 <SEP> <B>6,7</B> <SEP> 1,90 <SEP> 28,3 In Spalte 1. der Tabelle 2 sind die Prozente CO + H2 aufgeführt und in der Spalte 2 der Heizwert des Schwachgases; in Spalte 3 die gesamte Luft einschliesslich der Vergasungs luft, und in Spalte 4 die Nm3 Kreislaufgas, die im Kompressor K, zu komprimieren sind.
In Spalte 5 ist diejenige Gasmenge in Nm3 verzeichnet, die in die Hochdruckkreislauftur- bine eintritt, und in Spalte 6 diejenige Rest- ga.smenge in -i\-m3, die in der Niederdruck- turbine T0 verarbeitet wird und aus dem Pro zess ausgeschieden wird. In der Spalte 7 ist die R.estgasmenge angegeben in Prozenten derjenigen Gasmenge, die in die Hoehdruek- kreislauftttrbine eintritt.
Die Tabelle \? ist entworfen worden für bestimmte, verhält nismässig grosse Temperaturdifferenzen im Wärmeausta.uscher IV" und Wärmeaustau- seher IV". Bei kleineren Temperaturdifferen zen wird das Verhältnis von Restgas zu Kreis laufgas noch günstiger. Man kann annehmen, dass das in der Turbine T0 zu entspannende Gas in der Grössenordnung von 20 bis max,
35% der Gasmenge vor Eintritt in die Hoch- druekturbine liegt. Im Verlauf des Durehströ- mens durch die Turbine wird die Gasmenge bzw. das Gasgewicht noch grösser, entweder durch den Zusatz von Luft in die Verbren- nungskammern der Zwischenüberhitzung oder durch den dauernden Zusatz von Luft in die einzelnen Stufen der Kreislaufturbine. Da.
man das Drackv erhältnis im Kreislauf zweek- mässi0,erweise, zumal bei der Anordnung nach Fig.3, grösser wählen wird als dasjenige in der Turbine To, so ist es möglich, etwa 80 bis 85% und mehr der gesamten Leistung unter Bedingungen zu gewinnen, die einem geschlos senen Turbinensystem entsprechen. Es ist wei terhin ersichtlich,
dass mit steigendem Heiz- wert des Schwachgases die Verhältnisse gün- stiger werden.
Für die Haltbarkeit des Schaufelmaterials der Turbine kann eine sehwach reduzierende schwefelfreie Atmosphäre nur günstig sein. Anderseits erlaubt die isotherme Arbeitsweise die Beanspruchung des ganzen bzw. des über-. wiegenden Materials mit der höchstzulässigen Temperatur, während bei der adiabatischen Expansion ja nur ein oder höchstens zwei Räder das hochwertige Schaufelmaterial bzw. die sich bietenden Konstruktionsmöglichkei- ten voll ausnutzen.
Will man beispielsweise eine Leistung von 23 000 k@V nach dem beschriebenen Verfah ren erzeugen, so sind hierfür etwa :50,O00,Nm3;h Schwachgas erforderlich, die unter einem Druck von beispielsweise 25 atü erzeugt wer den.
Die insgesamt für die Vergasung und für die Verbrennung des Schwachgases benötigte Luftmenge beträgt etwa. 86 000 Nm?,/h, und die Restmenge, die aus dem Arbeitskreislauf abgezweigt und in der Niederdruckturbine entspannt. wird, beträgt 95 000 Nm3/h. Dem gegenüber ist die Gasmenge des Arbeitskreis laufes erheblich grösser.
Sie beträgt etwa 340 000 \m3/11. Dabei arbeitet. diese Gasmenge zwischen einem Diiickgefä.lle von etwa 25 ata und etwa 5 ata. Demnach ist also ersichtlich, dass etwa 80% der Energie mit verhältnis- mässig kleinen Gasvohunen erzeugt. werden.
Wenn im Gaserzeuger feste Brennstoffe verwendet werden, so wird man in den Tur binen als brennbare Gase in erster Linie Koh lenoxyd und Wasserstoff und möglichst wenig Kohlenwasserstoffe haben wollen. Der Anteil an zuzulassenden Kohlenwasserstoffen hängt aber von der Höhe der Arbeitstemperatur in den Turbinen ab. Die Gaserzeugung wird man daher mit entsprechenden Temperaturen ar beiten lassen.
Weiter wird man das erzeugte Schwachgas vor Eintritt in das Turbinen system entsprechend reinigen, vor allem vom Staub, und bei höherem Schwefelgehalt der Kohle auch von den schwefelhaltigen Verbin dungen, also in erster Linie vom Schwefel wasserstoff. Die Gaserzeuuung geschieht nicht nur mit Luft, sondern auch mit Wasserdampf. Dies ist auch schon allein deshalb erforde^- lieh, um die Temperaturen im Gaserzeuger beherrschen zu können.
Der nötige Dampf für die Gaserzeugung kann entweder inner halb des Gaserzeugers hergestellt oder aber er wird von aussen als Fremddampf unter dem nötigen Druck eingeführt. Dabei ist zu be rücksichtigen, dass derjenige Wasserdampf, der für die Vergasung nicht benutzt wird, nach Möglichkeit im erzeugten Gas erhalten bleiben muss, weil dieser Wasserdampf ja gleichbedeutend ist, mit, ersparter Energie zur Kompression von Luft. Es ist letzten Endes gleichgültig, ob als Arbeitsgas in der Tur bine Stickstoff verwendet wird oder Wasser dampf.
Bei den vorhandenen Temperaturen und Drücken in der Turbine verhält sich der Wasserdampf ja durchaus als Gas. blau braucht also weniger Stickstoff zu komprimie- reu bzw. weniger Kreislaufgas zu komprimie ren, wenn eine gewisse Menge Restwasser dampf aus dem Gaserzeuger vorhanden ist.