Verfahren zur Verwertung fester Brennstoffe in einer Gasturbinenanlage Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verwertung fester Brennstoffe in einer Gasturbinen anlage, bei welchem der nicht vorgetrocknete Brennstoff in zwei Mengen geteilt, eine dieser Men gen in einem ersten Druckvergaser vergast, das aus diesem ausgetretene, mit Wasserdampf gesättigte Rohgas einem Nassentstauber zugeführt, der grösste Teil des im wesentlichen mit der Temperatur des zur Entstaubung herangezogenen Umlaufwassers austre tenden Brenngases in der einer :
ersten Gasturbine der Anlage zugeordneten Brennkammer verbrannt und das restliche Brenngas der Hilfsbrennkammer des Druckvergasers zugeführt wird.
Gemäss dem Schweizer Patent Nr. 346.399 kön nen feste Brennstoffe in einem Gasturbinensystem ausgenützt werden, wenn ein solcher Brennstoff unter Druck mittels Verbrennungsprodukten vergast wird, welche durch die Verbrennung eines Teiles des Ge- neratorgases in einem Anteil der Druckluft bereitet werden, die dem Hauptkompressor entnommen wird.
Dieses Verfahren ermöglicht die nasse Reinigung des Generatorgases, ohne dass hierbei seine physika lische Wärme beim Waschen .an das Waschwasser übertragen wird, ohne Gasverbrauch zum Verdamp fen des Waschwassers. Überdies wird das Gas auch nicht auf ein niedrigeres Wärmeniveau degradiert und auch nicht mit dem Wasser abgeführt. Das Ge- neratorgas kann nach der nassen Reinigung und vor der Einführung in die Verbrennungskammer des Systems der Verbrennungsturbine noch vorteilhaft z. B. in einem Elektrofilter filtriert und von Schwe felprodukten (hauptsächlich in Form von Schwefel wasserstoffen) befreit werden.
Bedingung für die Verhinderung des Wärmeaustausches zwischen Waschwasser und Gas ist ein Vergasungsprozess, bei dem das Gas am Austritt aus dem Generator und vor dem Eintritt in; die Waschvorrichtung mit Wasser dampf gesättigt ist und bei dem das Zirkulations- Waschwasser die gleiche Temperatur hat, wie das in die Waschvorrichtung eintretende Gas. Zur Erreichung der erforderlichen Bedingungen beim Vergasen war es erforderlich, dass das Vergasungsmittel neben dem Sauerstoff (und Stickstoff) auch eine bestimmte Menge Kohlendioxyd und Wasserdampf enthielt.
Das Kohlendioxyd und wenigstens ein Teil des Wasser dampfes wurden gemäss der genannten Schweizer Patentschrift in das Vergasungsmittel durch Verbren nung eines Teiles des erzeugten Gases in: einer Hilfs- Verbrennungskammer eingebracht.
Die Zubereitung der erforderlichen Zusammen setzung des Vergasungsmittel erfolgte bei dem be kannten Verfahren durch Verbrennung eines Gasan teiles in einer Hilfs-Verbrennungskammer deshalb, weil ein Verbrennungsturbinensystem mit nur einer Verbrennungsstufe vorgesehen war.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren zum Betriebe einer Gasturbinenanlage für die Verwen dung fester Brennstoffe wird. das für den Betrieb der Turbinen erforderliche Brenngas zum Teil in einem Druckgaserzeuger, zum Teil in einem Winklergenera- tor erzeugt.
Die im Winklergenerator erzeugten sehr heissen Brenngase geben ihre fühlbare Wärme an einen Ab hitzekessel zur Erzeugung hochüberhitzten Wasser dampfes ab, der gegebenenfalls nach Entspannung in einer Gegendruckturbine, der Vergasungsluft für ,den Druckvergaser beigemischt wird.
Der Winklergenera- tor und der Drudkgaserzeuger ist so ausgelegt, dass der im Abhitzekessel hinter dem Winklergenerator erzeugte Wasserdampf voll als Vergasungsmittel für die Druckvergaser Verwendung finden kann. Das erzeugte Druckgas wird nach Entzug der Öle und des Teeres in einem oder mehreren von den Turbinenab gasen beaufschlagten Wärmeaustauschern erwärmt und dann den Brennkammern der Gasturbinen zuge führt.
Gemäss dem bekannten Verfahren kann bei spielsweise eine Hochdruck- und eine Mitteldruck- brennkammer vorgesehen sein. In der Mitteldruck brennkammer werden die Abgase einer Hochdruck gasturbine, die mit Brenngas aus dem Druckvergaser betrieben ist, und aus dem Winklergenerator stam mendes Brenngas verbrannt. Dieses bekannte Ver fahren ist kompliziert und seine Durchführung erfor dert einen erheblichen Aufwand von Maschinen, so dass es nur für sehr grosse Anlagen anwendbar ist.
Ziel der Erfindung ist eine Verbesserung des eingangs erwähnten und in dem genannten Schweizer Patent beschriebenen Verfahrens, wobei ein analoges Verfahren der Vergasung und Gasreinigung auch vor einer zweiten. und gegebenenfalls vor weiteren Ver brennungsstufen des Verbrennungsturbinensystems in Betracht gezogen wird.
Erfindungsgemäss wird der Abgasstrom der ersten Gasturbine geteilt, der eine Teilstrom in einen mit der anderen Brennstoffmenge beschickten, zweiten Druckvergaser eingeleitet, das in diesem erzeugte Rohgas nach seiner Reinigung einer Brennlkammer für eine zweite Gasturbine zugeführt, dort verbrannt und der andere Abgasteilstrom der ersten Gasturbine als Brennluft verwendet.
Es sei hervorgehoben, dass die Antriebsgase während der Expansion mindestens einmal durch die Verbrennung des Generatorgases angewärmt werden, welches stets durch das Einblasen eines Teiles der hinter der vor hergehenden Turbinenstufe entnommenen Verbren nungsprodukte in den: Druckgenerator hergestellt wird.
Die Erfindung ist im folgenden anhand einer bei spielsweisen Ausführungsform mit Beziehung auf die Zeichnung näher erläutert, welche das Schaltschema einer Verbrennungsturbinenanlage zeigt.
Das Verbrennungsturbinensystem besteht aus zwei hintereinandergeschalteten Turbokompressoren K,, K2, zwischen denen ein Zwischenkühler Ch an geordnet ist, und aus zwei Turbinen T, und T2, denen Verbrennungskammern SK, bzw.<I>SK,</I> vorge schaltet sind.
Die Anlage ist für die Ausnützung von stückiger Kohle eingerichtet, welche in Generatoren G,, G2 unter Druck vergast wird. Das Brenngas für die erste Verbrennungskammer SK, wird gemäss dem be kannten Verfahren hergestellt.
Mittels eines Turbo gebläses TD, wird hinter dem Kompressor K2 von der Luft, welche dieser fördert, eine Menge abge nommen und in eine Hilfs-Verbrennungskammer PSK geführt, in welche mittels eines Turbogebläses TD2 auch ein Teil des aus dem Generator G, stam menden Brenngases geleitet wird.
Nach der Verbren nung in. der Hilfsbrennkammer gelangen die Ver brennungsprodukte von dort als Vergasungsmittel in den Druckgenerator G,, aus diesem in einen Nassrei- niger Cl und sodann in einen Speicher S,. Aus die sem Speicher wird das Gas für die Hochdruck-Ver- brennungskammer SK, entnommen.
Das Generatorgas für die zweite (Mitteldruck-) Verbrennungskammer SK2 wird im Einklang mit der Erfindung in dem als Mitteldruck-Generator ausge bildeten Druckgenerator G2 hergestellt.
Hinter der Hochdruckturbine T, wird deren Abgasstrom geteilt und der eine Teilstrom der Verbrennungsprodukte mittels eines Turbogebläses TDg in den Generator G2 zur Erzeugung von Rohgas abgesaugt, welches in einen Reiniger C2 abzieht und aus diesem in die Mit teldruck-Verbrennungskammer SK, geleitet und dort verbrannt wird. Der andere Teilstrom der ersten Gasturbine T, wird als Brennluft der Kammer SK2 zugeführt.
Das angeführte Beispiel stellt nur eine der mögli chen Ausführungsformen der Erfindung dar. Insbe sondere kann das eigentliche System der Verbren nungsturbinen mehr als zwei Turbinen enthalten, in anderer Weise angeordnet sein, z. B. eine andere An zahl von Wellen aufweisen oder mit mehr als einer Anwärmung des Antriebsmediums arbeiten.
Method for utilizing solid fuels in a gas turbine plant The invention relates to a method for utilizing solid fuels in a gas turbine plant, in which the non-predried fuel is divided into two quantities, one of these quantities is gasified in a first pressure gasifier, the Raw gas saturated with water vapor is fed to a wet deduster, the major part of the fuel gas emitted essentially at the temperature of the circulating water used for dedusting is in one:
The combustion chamber assigned to the first gas turbine of the system is burned and the remaining fuel gas is supplied to the auxiliary combustion chamber of the pressure gasifier.
According to Swiss Patent No. 346.399, solid fuels can be used in a gas turbine system if such fuel is gasified under pressure by means of combustion products which are prepared by burning part of the generator gas in a proportion of the compressed air taken from the main compressor becomes.
This process enables the wet cleaning of the generator gas without its physical heat being transferred to the washing water during washing, without using gas to evaporate the washing water. In addition, the gas is not degraded to a lower heat level and is not discharged with the water. The generator gas can, after wet cleaning and before being introduced into the combustion chamber of the system of the combustion turbine, advantageously, for. B. filtered in an electrostatic precipitator and freed from sulfur products (mainly in the form of hydrogen sulphides).
A condition for preventing the heat exchange between the wash water and gas is a gasification process in which the gas exits the generator and before it enters; the washing device is saturated with water vapor and in which the circulation washing water has the same temperature as the gas entering the washing device. In order to achieve the required conditions for gasification, it was necessary that the gasification agent contained not only oxygen (and nitrogen) but also a certain amount of carbon dioxide and water vapor.
The carbon dioxide and at least part of the water vapor were introduced into the gasification agent by burning part of the generated gas in an auxiliary combustion chamber according to the aforementioned Swiss patent.
The preparation of the required composition of the gasification agent took place in the known method by burning a gas portion in an auxiliary combustion chamber because a combustion turbine system with only one combustion stage was provided.
In another known method for operating a gas turbine system for the use of solid fuels, is. the fuel gas required to operate the turbines is partly generated in a compressed gas generator and partly in a Winkler generator.
The very hot fuel gases generated in the Winkler generator give their sensible heat to a heat boiler from to generate highly superheated water vapor, which is added to the gasification air for the pressure gasifier, if necessary after relaxation in a back pressure turbine.
The Winkler generator and the pressure gas generator are designed in such a way that the water vapor generated in the waste heat boiler behind the Winkler generator can be fully used as a gasification agent for the pressure gasifier. The compressed gas generated is heated after the oils and tar have been extracted in one or more heat exchangers acted upon by the turbine exhaust gases and then fed to the combustion chambers of the gas turbines.
According to the known method, a high pressure and a medium pressure combustion chamber can be provided, for example. In the medium-pressure combustion chamber, the exhaust gases from a high-pressure gas turbine, which is operated with fuel gas from the pressure gasifier, and fuel gas coming from the Winkler generator are burned. This known Ver drive is complicated and its implementation requires a considerable amount of machinery, so that it can only be used for very large systems.
The aim of the invention is to improve the method mentioned at the beginning and described in the said Swiss patent, with an analogous method of gasification and gas cleaning also before a second. and, if appropriate, is taken into consideration prior to further combustion stages of the combustion turbine system.
According to the invention, the exhaust gas flow of the first gas turbine is divided, one part of which is introduced into a second pressure gasifier charged with the other amount of fuel, the raw gas generated in this is fed to a combustion chamber for a second gas turbine after it has been cleaned, where it is burned and the other part of the exhaust gas flow from the first gas turbine as Combustion air used.
It should be emphasized that the drive gases are heated at least once during the expansion by the combustion of the generator gas, which is always produced by blowing part of the combustion products removed after the preceding turbine stage into the pressure generator.
The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment with reference to the drawing, which shows the circuit diagram of a combustion turbine system.
The combustion turbine system consists of two turbo compressors K ,, K2 connected in series, between which an intercooler Ch is arranged, and of two turbines T, and T2, which combustion chambers SK, or <I> SK, </I> are connected upstream.
The plant is set up for the use of lumpy coal, which is gasified under pressure in generators G ,, G2. The fuel gas for the first combustion chamber SK is produced according to the known method.
By means of a turbo blower TD, behind the compressor K2, a quantity of the air it promotes is taken and led into an auxiliary combustion chamber PSK, into which, by means of a turbo blower TD2, part of the fuel gas coming from the generator G is also fed is directed.
After the combustion in the auxiliary combustion chamber, the combustion products pass from there as a gasification agent into the pressure generator G ,, from this into a wet cleaner C1 and then into a storage S i. The gas for the high-pressure combustion chamber SK is taken from this memory.
The generator gas for the second (medium pressure) combustion chamber SK2 is produced in accordance with the invention in the pressure generator G2 formed as a medium pressure generator.
Behind the high-pressure turbine T, the exhaust gas flow is divided and the one partial flow of the combustion products is sucked into the generator G2 by means of a turbo blower TDg to generate raw gas, which is drawn off into a cleaner C2 and from this into the medium-pressure combustion chamber SK, where it is burned becomes. The other partial flow of the first gas turbine T is fed as combustion air to the chamber SK2.
The example given represents only one of the possible embodiments of the invention. In particular, the actual system of the combustion turbines can contain more than two turbines, be arranged in a different way, for. B. have a different number of waves or work with more than one heating of the drive medium.