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DE3100751A1 - "METHOD FOR OPERATING A STATIONARY GAS TURBINE AND POWER SUPPLY SYSTEM EQUIPPED WITH THIS" - Google Patents

"METHOD FOR OPERATING A STATIONARY GAS TURBINE AND POWER SUPPLY SYSTEM EQUIPPED WITH THIS"

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Publication number
DE3100751A1
DE3100751A1 DE19813100751 DE3100751A DE3100751A1 DE 3100751 A1 DE3100751 A1 DE 3100751A1 DE 19813100751 DE19813100751 DE 19813100751 DE 3100751 A DE3100751 A DE 3100751A DE 3100751 A1 DE3100751 A1 DE 3100751A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxygen
air
burner
low
air mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19813100751
Other languages
German (de)
Inventor
Bruce William Rexford N.Y. Gerhold
Milton Bradford Sloansville N.Y. Hilt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE3100751A1 publication Critical patent/DE3100751A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

Verfahren zum Betreiben einer stationären Gasturbine und mit dieser ausgerüstete Stromversorgungsanlage Method for operating a stationary gas turbine and equipped with it Power supply system

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer stationären Gasturbine sowie eine Stromversorgungsanlage mit Sauerstoffblas-Kohlevergasungsanlage und stationärer Gasturbine und eine Stromversorgungsanlage mit einer Gasturbine. The invention relates to a method for operating a stationary gas turbine and a power supply system with oxygen blowing coal gasification plant and stationary Gas turbine and a power supply system with a gas turbine.

Das Senken der Emissionen, insbesondere von Stickoxiden (NOx) gewinnt zunehmende Aufmerksamkeit und es werden beträchtliche Mittel auf die zugeordneten Probleme verwandt.Lowering emissions, particularly nitrogen oxides (NOx), is gaining increasing attention and becoming considerable Funds are used to address the associated problems.

Die Untersuchung der Stickoxidbildungsmechanismen in den Brennern von stationären Gasturbinen hat gezeigt, daß es grundsätzlich zwei unterschiedliche Stickoxidquellen gibt. Thermisches Stickoxid wird durch Reaktionen zwischen dem Stickstoff und dem Sauerstoff in der Luft gebildet, dieThe investigation of the mechanisms of nitrogen oxide formation in the burners of stationary gas turbines has shown that it there are basically two different sources of nitrogen oxide. Thermal nitric oxide is produced by reactions between the Nitrogen and the oxygen in the air are formed that

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durch die hohe Flamintemperatur eingeleitet werden. Brennstoff stickoxid ergibt sich andererseits aus der Oxidation von organischen Stickstoffverbindungen in dem Brennstoff. In flüssigem Brennstoff kann der Brennstoff stickstoff in Form von irgendwelchen Stickstoff enthaltenden Wasserstoffverbindungen vorliegen, für die Pyridin ein Beispiel ist. In gasförmigem Brennstoff kann der Brennstoff st ick stoff in Form von Ammoniak oder irgendeiner anderen Stickstoffverbindung vorliegen.initiated by the high flame temperature. Fuel nitrogen oxide, on the other hand, results from oxidation of organic nitrogen compounds in the fuel. In liquid fuel, the fuel can be nitrogen in the form of any nitrogen-containing hydrogen compounds exist, of which pyridine is an example. In gaseous fuel, the fuel can stick substance in the form of ammonia or any other nitrogen compound are present.

Die zulässigen Stickoxidemissionen von stationären Gasturbinen sind in verschiedenen Anträgen oder Vorschriften geregelt. Beispielsweise hat dieThe permissible nitrogen oxide emissions from stationary gas turbines are in various applications or regulations regulated. For example, the

United States Environmental Protection Agency ein Gesetz vorgeschlagen, das die Stickoxidemissionen auf 75 ppm bei 15% Sauerstoff mit einer Wirkungsgradkorrektur begrenzt. In Südkalifornien begrenzt die Los Angeles County Air Pollution Control District's Los Angeles County Rule No. 67 die Stickoxidemissionen auf 63,5 kg (140 lbs.) pro Stunde. Gegenwärtig zur Verfügung stehende stationäre Gasturbinen können diese Gesetzesforderungen ohne Wasser- oder Dampfinjektion nicht erfüllen, wobei aber eine solche Prozedur unerwünscht ist, weil die Wasser- und Dampfinjektion eine nachteilige Auswirkung auf die Heizleistung hat und weil es außerdem schwierig ist, eine angemessene Menge Wasser ausreichender Reinheit zu liefern, um eine Beschädigung der Turbine zu verhindern. Faktoren, die den Grad der Stickoxidemissionen in stationären Gasturbinen und anderen Turbinen beeinflussen, sind bekannt,und es sind verschiedene Versuche gemacht worden, um die Struktur von verbrannten Ausgangsstoffen zu modifizieren, vgl. beispielsweise die US-PSen 3 969 892, 3 949 548 und 3 792 581. Solche Versuche haben unterschiedliche Erfolge gebracht.United States Environmental Protection Agency proposed a law that limits nitrogen oxide emissions to 75 ppm 15% oxygen limited with an efficiency correction. In Southern California, the Los Angeles County limits air pollution Control District's Los Angeles County Rule No. 67 the nitrogen oxide emissions to 63.5 kg (140 lbs.) Per hour. Stationary gas turbines currently available can meet these legal requirements without water or steam injection do not meet, but such a procedure is undesirable because the water and steam injection one has an adverse effect on heating performance and because it is also difficult to get an adequate amount of water of sufficient purity to prevent damage to the turbine. Factors affecting the level of nitrogen oxide emissions in stationary gas turbines and other turbines are known and there are several Attempts have been made to modify the structure of burned raw materials, see, for example, US Pat U.S. Patents 3,969,892, 3,949,548 and 3,792,581. Such attempts have met with varying degrees of success.

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Stationäre Gasturbinen können in Verbindung mit einem Brennstoff benutzt werden, der in einer Kohlevergasungsanlage hergestellt worden ist. Die Vergasungsanlage ist grundsätzlich aus zwei Einheiten aufgebaut. Die erste Einheit ist eine Luftzerlegungseinheit,in welcher Sauerstoff -/on der übrigen Luft getrennt wird, und die zweite Einheit ist eine Sauerstoffblas-Kohlengaserzeugungseinheit, in welcher der abgeschiedene Sauerstoff und die Kohle verarbeitet werden, um einen Brennstoff herzustellen, der einen Mittleren Heizwert (in BTU oder Wärmeeinheiten) von etwa 189,9 bis 316,5 kJ (180-300 BTUs) pro 0,028 m (cubic foot) aui'weist. Die Spitzenflammtemperatur, die in dem Brenner der Gasturbine erreicht wird, ist für Brenngas mit mittlerem Heizwert und für Destillatöle beinahe dieselbe. Infolgedessen reagiert Stickstoff in der Verbrennungsluft und bildet Stickoxide in der Hochtemperaturflammzone, und dieselben Probleme der Bildung von thermischen Stickoxiden, die auftreten, wenn ein Destillatölbrennstoff benutzt wird, treten auf. Die Wasser- oder Dampfinjektion als eine Maßnahme zum Verringern der Bildung von thermischen Stickoxiden ist keine zuverlässige Alternative bei Kohlengasbrennstoffen, weil zusätzlich zu der Einbuße an thermischem Wirkungsgrad die Injektion von solchen Fluids Verdichterpumpen hervorrufen kann. Im allgemeinen ist das Verhältnis von Brennstoff zu Luft bei Kohlengasbrennstoffen höher als bei Öl oder Erdgas, so daß die anfängliche Masseninjektion ( von Wasser oder von Dampf) den Gegendruck bis nahe an die Verdichterpumplinie erhöht, was eine Umkonstruktion entweder des Kompressors oder der anderen Ausrüstung erfordern würde, um es zu überwinden. Darüber hinaus wird gasförmiger Stickstoff als ein Nebenprodukt der Sauerstoffabscheidung aus der Luft erzeugt und muß in geeigneter Weise beseitigt werden.Stationary gas turbines can be used in conjunction with fuel produced in a coal gasifier. The gasification plant is basically composed of two units. The first unit is an air separation unit in which oxygen - / from the remaining air is separated, and the second unit is an oxygen blast coal gas generation unit in which the separated oxygen and coal are processed to produce a fuel that has an average calorific value ( in BTU or thermal units) from about 189.9 to 316.5 kJ (180-300 BTUs) per 0.028 m (cubic foot). The peak flame temperature reached in the gas turbine burner is almost the same for medium calorific value fuel gas and distillate oils. As a result, nitrogen in the combustion air reacts to form nitrogen oxides in the high temperature flame zone, and the same thermal nitrogen oxide formation problems that occur when a distillate oil fuel is used occur. Water or steam injection as a measure to reduce the formation of thermal nitrogen oxides is not a reliable alternative for coal gas fuels because, in addition to the loss of thermal efficiency, the injection of such fluids can cause compressor pumps. Generally, the fuel to air ratio of coal gas fuels is higher than that of oil or natural gas, so the initial bulk injection (of water or steam) increases the back pressure close to the compressor pumping line, requiring redesign of either the compressor or other equipment would to overcome it. In addition, nitrogen gas is generated as a by-product of oxygen separation from the air and must be appropriately disposed of.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vor-It is the object of the invention to provide a method and a pre

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richtung zum Senken der Stickoxidemissionen einer stationären Gasturbine zu schaffen, insbesondere wenn der Brennstoff für den Brenner der Gasturbine ein Brenngas mit mittlerem Heizwert ist, das in einer Kohlevergasungsanlage erzeugt wird.direction to lower the nitrogen oxide emissions of a stationary gas turbine, especially when the fuel for the burner of the gas turbine is a fuel gas with a medium calorific value, which is in a coal gasification plant is produced.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtSeveral embodiments of the invention are set forth below described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows

Fig. 1 ein Strömungsdiagramm einer ersten AusFig. 1 is a flow diagram of a first Aus

führungsform der Erfindung,implementation of the invention,

Fig. 2 ein Strömungsdiagramm einer zweitenFig. 2 is a flow diagram of a second

Ausführungsform der Erfindung,Embodiment of the invention,

Fig. 3 ein Strömungsdiagramm einer dritten AusFig. 3 is a flow diagram of a third out

führungsform der Erfindung,implementation of the invention,

Fig. 4 ein Diagramm, in welchem die StickoxidFig. 4 is a diagram in which the nitrogen oxide

emissionen über der Sauerstoffmenge aufgetragen sind, undemissions are plotted against the amount of oxygen, and

Fig. 5 ein Diagramm, in welchem die prozentuaFig. 5 is a diagram in which the percentua

le Verringerung der Stickoxidemissionen über der Sauerstoffmenge aufgetragen ist.le reduction in nitrogen oxide emissions plotted against the amount of oxygen is.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern der Stickoxidemissionen einer stationären Gasturbine und betrifft insbesondere die Verwendung eines sauerstoffarmen Luftgemisches als Ersatz für einen Teil der Verbrennungsluft, insbesondere in einer Anlage, in der der Brennstoff ein Brenngas mit mittlerem Heizwert ist, das durch die Vergasung von Kohle erzeugt wird, und in welcher das sauerstoffarme Luftgemisch ein Nebenprodukt derThe invention relates to a method and an apparatus for reducing nitrogen oxide emissions from a stationary one Gas turbine and specifically relates to the use of a low-oxygen air mixture as a replacement for one Part of the combustion air, especially in a system, in in which the fuel is a fuel gas of medium calorific value produced by the gasification of coal, and in which the low-oxygen air mixture is a by-product of the

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Sauerstoffabscheidung ist, die einen Teil der Vergasungseinheit bildet. Is oxygen separation that forms part of the gasification unit.

Kohlengasbrennstoffe mit mittlerem Heizwert werden in Sauerstoffblas-Vergasungsapparaten erzeugt und in Mischzyklusgasturbinen zur Stromerzeugung benutzt. Der Sauerstoff wird an Ort und Stelle durch Abscheiden aus Luft erzeugt und das verbleibende sauerstoffarme Luftgemisch, das hauptsächlich aus Stickstoff, Argon und einem kleinen Prozentsatz an Sauerstoff besteht, wird in die Atmosphäre abgelassen. Die vorliegende Erfindung macht vorteilhaften Gebrauch von dem normalerweise vergeudeten sauerstoffarmen Luftgemisch, um die Stickoxidemissionen der Gasturbinen zu steuern. Beispielsweise besteht ein typisches sauerstoffarmes Luftgemisch, das aus einem Luftzerleger gewonnen wird, vor allem aus Stickstoff, weniger als 10% Sauerstoff und weniger als 2% Argon sowie anderen Luftbestandteilen. Das sauerstoffarme Luftgemisch besteht daher aus ungefähr 90% Stickstoff (N-). Demgemäß umfaßt der hier verwendete Begriff "sauerstoffarmes Luftgemisch" hauptsächlich Stickstoff.Medium calorific value coal gas fuels are used in Oxygen blower gasifiers and used in mixed cycle gas turbines to generate electricity. The oxygen is generated on the spot by separation from air and the remaining oxygen-poor air mixture, which consists mainly of nitrogen, argon and a small percentage of oxygen is released into the atmosphere drained. The present invention makes advantageous use of what is normally wasted low oxygen Air mixture to control the nitrogen oxide emissions of the gas turbines. For example, there is a typical low-oxygen air mixture produced by an air separator is obtained, mainly from nitrogen, less than 10% oxygen and less than 2% argon and other air components. The low-oxygen air mixture therefore consists of around 90% nitrogen (N-). Accordingly, this includes the term "low-oxygen air mixture" used mainly nitrogen.

Die Fig. 1-3 sind Strömungsdiagramme von drei Ausführungsformen der Erfindung, und eine herkömmliche Elektrizitätserzeugungsanlage mit einer Sauerstoffblas-Kohlevergasungsanlage und einer Gasturbine kann unter Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben werden. Luft aus irgendeiner geeigneten Quelle wird in eine Luftzerlegungseinheit 1 eingeleitet, in der der Sauerstoff für den Kohlevergasungsapparat abgeschieden und das sauerstoffarme Luftgemisch, das insgesamt mit dem Symbol N_ bezeichnet ist, in die Atmosphäre abgelassen wird. Der auf diese Weise abgeschiedene Sauerstoff wird dann zusammen mit Kohle in einer Gaserzeugungseinheit 2 benutzt, um das Brenngas mit mittlerem Heizwert (medium BTU) zu erzeugen. Luft aus derselben oder aus einer anderen Quelle wird in einen Verdichter 3 eingeleitetFigures 1-3 are flow diagrams of three embodiments of the invention and a conventional electricity generating plant with an oxygen-blowing coal gasification plant and a gas turbine can be described with reference to these figures. Air from any suitable Source is fed into an air separation unit 1, in which the oxygen for the coal gasifier deposited and the oxygen-poor air mixture, which is designated as a whole with the symbol N_, into the atmosphere is drained. The oxygen separated out in this way is then used together with coal in a gas generating unit 2 to produce the fuel gas with a medium calorific value (medium BTU). Air from the same or a different source is introduced into a compressor 3

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und die sich ergebende verdichtete Luft wird zusammen mit dem Brenngas mittleren Heizwertes in den Brenner 4 einer stationären Gasturbine 5 eingeleitet. Die Verbrennungsprodukte werden dann in der Gasturbine 5 benutzt, um Energie zu erzeugen (elektrische Energie oder allgemein Antriebsenergie).and the resulting compressed air is together with the fuel gas middle calorific value in the burner 4 a stationary gas turbine 5 initiated. The combustion products are then used in the gas turbine 5 to Generate energy (electrical energy or drive energy in general).

Gemäß der Erfindung wird das sonst vergeudete sauerstoffarme Luftgemisch aus der Luftzerlegungseinheit 1 dem Einlaß des Verdichters 3 der Gasturbine 5 zugeführt. Das wird erreicht, indem ein Steuerventil 6 oder eine andere geeignete Steuervorrichtung in der Auslaßleitung vorgesehen wird, die die Luftzerlegungseinheit 1 mit dem Ablaß zur Atmosphäre verbindet. Das Steuerventil 6 wird so betätigt, daß ein Teil des sauerstoffarmen Luftgemisches zum Einlaß des Verdichters 3 abgezweigt wird.According to the invention, the otherwise wasted low-oxygen air mixture from the air separation unit 1 becomes the inlet of the compressor 3 is supplied to the gas turbine 5. This is achieved by using a control valve 6 or some other suitable one Control device is provided in the outlet line, which the air separation unit 1 with the outlet for Atmosphere connects. The control valve 6 is operated so that part of the low-oxygen air mixture to the inlet of the compressor 3 is branched off.

Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen sind zusätzlich so ausgelegt, daß das sauerstoffarme Luftgemisch in der Flammzone des Brenners 4 konzentriert wird, um das verfügbare sauerstoffarme Luftgemisch zur Steuerung der Stickoxidemissionen noch wirksamer auszunutzen. In der Ausführungsform von Fig. 2 wird ein Teil des sauerstoffarmen Luftgemisches von der Auslaßleitung der Luftzerlegungseinheit 1 abgezweigt und zu einem Gasverdichter 7 gefördert. Das verdichtete sauerstoffarme Luftgemisch, das hauptsächlich aus verdichtetem Stickstoff besteht, wird dann über den Brennereinlaß in den Brenner 4 eingeleitet. Die Ausführungsform von Fig. 3 hat den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform von Fig. 2, mit der Ausnahme, daß der verdichtete Stickstoff mit dem Brenngas mittleren Heizwertes vermischt und das sich ergebende Gemisch in den Brenner 4 eingeleitet wird.The embodiments shown in Figs. 2 and 3 are additionally designed so that the low-oxygen air mixture is concentrated in the flame zone of the burner 4, the available low-oxygen air mixture for control to make even more effective use of nitrogen oxide emissions. In the embodiment of Fig. 2, a portion of the oxygen depleted Air mixture branched off from the outlet line of the air separation unit 1 and conveyed to a gas compressor 7. The compressed oxygen-poor air mixture, which consists mainly of compressed nitrogen, is then introduced into the burner 4 via the burner inlet. The embodiment of Fig. 3 has the same structure as the embodiment of Fig. 2, with the exception that the compressed nitrogen with the fuel gas medium calorific value mixed and the resulting mixture is introduced into the burner 4.

Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung dienenThe various embodiments of the invention serve

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dem Zweck, einen Teil der normalen Brennerluftströmung durch das sauerstoffarme Luftgemisch zu ersetzen. Obgleich die Bildung von thermischen Stickoxiden das Ergebnis der Verbrennung von Stickstoff in dem Brenner ist und die Erfindung die Menge an Stickstoff in dem Brenner erhöht, werden die Stickoxidemissionen verringert. Der Grund dafür ist, daß durch das Verdünnen der Verbrennungsluft mit Stickstoff der Sauerstoffgehalt der Verbrennungsluft verringert wird, wodurch wiederum die Spitzenverbrennungstemperatur gesenkt und dadurch die Bildung thermischer Stickoxide wesentlich verringert wird. Die Menge an benutztem Stickstoff hängt von dem gewünschten Grad der Stickoxidverringerung ab. Luft enthält etwa 21 Vol.% Sauerstoff. Es hat sich gezeigt, daß der Sauerstoffgehalt durch Stickstoff auf etwa 17 Vol.% verringert werden kann, ohne daß das irgendwelche nennenswerten nachteiligen Auswirkungen auf das Verbrennungssystem hat. Es hat sich weiter gezeigt, daß innerhalb des Bereiches von etwa 17 bis 20% Sauerstoff die Stickoxidemissionen der stationären Gasturbine wesentlich verringert werden. Demgemäß wird ausreichend Stickstoff in den Brenner eingeleitet, um den Sauerstoffgehalt von etwa 21% auf etwa 17-20% und vorzugsweise auf etwa 17-19% zu verringern. Es werden also etwa 5-20 Vol.% und vorzugsweise etwa 10-20 Vol.% der Luft durch Stickstoff ersetzt.the purpose of replacing part of the normal burner air flow with the low-oxygen air mixture. Although the formation of thermal oxides of nitrogen is the result of the combustion of nitrogen in the burner and which Invention increases the amount of nitrogen in the burner, nitrogen oxide emissions are reduced. The reason for this is that by diluting the combustion air with nitrogen, the oxygen content of the combustion air is reduced which in turn lowers the peak combustion temperature and thereby the formation of thermal Nitrogen oxides is significantly reduced. The amount of nitrogen used depends on the desired level of Nitric oxide reduction. Air contains about 21% by volume of oxygen. It has been shown that the oxygen content can be reduced to about 17% by volume by nitrogen without any appreciable adverse effects on the combustion system. It has also been shown that within the range of about 17 up to 20% oxygen the nitrogen oxide emissions of the stationary gas turbine can be significantly reduced. Accordingly, will Sufficient nitrogen is introduced into the burner to raise the oxygen level from about 21% to about 17-20% and preferably decrease to about 17-19%. So there will be about 5-20 vol.% And preferably about 10-20 vol.% Of the air Replaced nitrogen.

Zum Demonstrieren der Erfindung wurde ein im Handel erhältlicher Gasturbinenbrenner bei einer Turbinenbrenntemperatur von 1010 0C (18500F) betrieben und zum Nachbilden der Maschinenbedingungen wurde Stickstoff der Brennereinlaßluft deutlich stromaufwärts des Brenners zugesetzt, um ein homogenes Gemisch zu gewährleisten, und Luft wurde in der Nähe des Brennerauslasses abgelassen, um einen konstanten Massendurchfluß durch den Brenner aufrechtzuerhalten. Durch dieses Zusetzen von Stickstoff wird der MassendurchflußTo demonstrate the invention, a commercially available gas turbine burner was operated at a turbine burn temperature of 1010 0 C (1850 0 F) and to simulate the engine conditions, nitrogen was added to the burner inlet air well upstream of the burner to ensure a homogeneous mixture, and air was added to the Drained near the burner outlet to maintain a constant mass flow rate through the burner. This addition of nitrogen increases the mass flow rate

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nicht nennenswert geändert, es wird aber der Sauerstoff in der Luft verdünnt. Der Volumenprozentsatz an Sauerstoff in der Luft wurde an mehreren Testpunkten gemessen und die erzielten Ergebnisse sind in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Fig. 4 zeigt die Menge an Sauerstoff in der Brennerluft bei dem gemessenen feuchten Stickoxid in Teilen pro Million (ppm), und Fig. 5 zeigt dieselben Daten als Prozentsatz der Verringerung an Stickoxid in bezug auf die bei nicht mit Stickstoff verdünnter Luft gemessenen Daten.Der Staudruck,der Musterfaktor (pattern factor) und die (XH Bnissionen wurden während dieses Tests ebenfalls überwacht und es zeigte sich, daß sie sich gegenüber den Basisluftdaten nicht nennenswert änderten. Die Extrapolation der in Fig. 5 dargestellten Daten zum Vorhersagen der Stickoxidemissionseigenschaften der Maschine über dem Belastungsbereich auf der Grundlage des ungünstigsten Falles zeigte, daß die Stickoxidemissionen für die gesamte Kurve unter der von der U.S. Environmental Protection Agency vorgeschlagenen Stickoxidgrenze liegen werden.not significantly changed, but the oxygen in the air is diluted. The volume percentage of oxygen Measurements in the air were carried out at several test points and the results obtained are shown in FIGS. 4 shows the amount of oxygen in the burner air for the measured wet nitrogen oxide in parts per million (ppm), and Figure 5 shows the same data as a percentage reduction in nitric oxide with respect to the data measured with air that has not been diluted with nitrogen: the dynamic pressure, the pattern factor and the (XH Emissions were also monitored during this test and were found to differ from the baseline air data did not change significantly. The extrapolation of the data presented in Figure 5 to predict nitrogen oxide emission properties the machine showed over the load area on a worst-case basis that the nitrogen oxide emissions for the entire curve are below that of the U.S. Environmental Protection Agency proposed Nitrogen oxide limit will be.

Für den Fachmann ist zu erkennen, daß die Fig. 4 und 5 auf den Fall angewandt werden können, in welchem das sauerstoffarme Luftgemisch homogen mit der Verdichterluft vermischt wird. Die Diagramme können jedoch ausgedehnt werden, um die Auswirkungen der Kopfendeinjektion und der Vermischung des sauerstoffarmen Luftgemisches mit dem Brennstoff anzunähern, indem die Abszisse als Volumenprozent Sauerstoff in Luft für die stöchiometrische Flammzone betrachtet wird, wobei angenommen wird, daß das gesamte sauerstoffarme Luftgemisch in die Flammzone eintritt.It will be appreciated by those skilled in the art that Figures 4 and 5 may be applied to the case in which the deoxygenated Air mixture is mixed homogeneously with the compressor air. However, the diagrams can be expanded the effects of head-end injection and the mixing of the low-oxygen air mixture with the Approximate fuel by taking the abscissa as the volume percent oxygen in air for the stoichiometric flame zone is considered, assuming that all of the low-oxygen air mixture enters the flame zone.

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Claims (9)

Patentansprüche :Patent claims: 1. Verfahren zum Betreiben einer stationären Gasturbine durch Verdichten von Luft in einem Luftverdichter, Verbrennen von Brennstoff mit der verdichteten Luft in einem Brenner und Verwenden des Verbrennungsprodukts zum Betreiben der Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 5-20 Vol.% der in den Brenner eingeleiteten verdichteten Luft durch ein sauerstoffarmes Luftgemisch ersetzt werden.1. Method for operating a stationary gas turbine by compressing air in an air compressor, burning fuel with the compressed air in one Burner and use of the combustion product to operate the gas turbine, characterized in that about 5-20% by volume of the compressed air introduced into the burner can be replaced by a low-oxygen air mixture. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 10-20 Vol.% ersetzt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that about 10-20% by volume are replaced. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff aus einem Luftvolumen abgeschieden und in einer Kohlevergasungsanlage zum Erzeugen eines Kohlengasbrennstoffes mittleren Heizwertes benutzt wird, der als Brennstoff in den Brenner eingeleitet wird, und daß ein Teil des bei der Sauerstoffabscheidung als Nebenprodukt anfallenden sauerstoffarmen Luftgemisches zusammen mit der Luft in dem Luftverdichter verdichtet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that separated and oxygen from a volume of air in a coal gasification plant to produce a coal gas fuel mean calorific value is used, which as Fuel is introduced into the burner, and that part of the oxygen separation as a by-product resulting low-oxygen air mixture is compressed together with the air in the air compressor. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß4. The method according to claim 3, characterized in that 130061/0316130061/0316 _ ο _ ο ein zusätzlicher Teil des als Nebenprodukt anfallenden sauerstoffarmen Luftgemisches verdichtet wird und daß das sich ergebende verdichtete Gemisch in den Brenner geleitet wird.an additional part of the low-oxygen air mixture obtained as a by-product is compressed and that the resulting compressed mixture is passed into the burner. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das sich ergebende verdichtete Gemisch mit dem Brenngas mittleren Heizwertes vermischt wird und daß das sich ergebende Gemisch in den Brenner geleitet wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the resulting compressed mixture with the Fuel gas medium calorific value is mixed and that the resulting mixture is passed into the burner. 6. Stromversorgungsanlage mit Sauerstoffblas-Kohlevergasungsanlage und stationärer Gasturbine, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (1) zum Abscheiden von Sauerstoff aus Luft, durch eine Einrichtung (2) zum Umwandeln von Kohle und Sauerstoff in ein Kohlengas mittleren Heizwertes, durch eine Einrichtung zum Fördern von Sauerstoff aus der Abscheideeinrichtung zu der Umwandlungseinrichtung, durch eine Einrichtung zum Rückgewinnen eines als Nebenprodukt anfallenden sauerstoffarmen Luftgemisches aus der Einrichtung zum Abscheiden von Sauerstoff aus Luft, durch eine Ablaßeinrichtung, die mit der Einrichtung zum Rückgewinnen eines als Nebenprodukt anfallenden sauerstoffarmen Luftgemisches verbunden ist, durch einen Luftverdichter (3), durch eine Einrichtung zum Fördern des als Nebenprodukt anfallenden sauerstoffarmen Luftgemisches zu dem Luftverdichter aus der Einrichtung zum Rückgewinnen eines als Nebenprodukt anfallenden sauerstoffarmen Luftgemisches, durch eine Einrichtung (6) zum Steuern der relativen Durchflußmengen der Ablaßeinrichtung und der Einrichtung zum Fördern eines als Nebenprodukt anfallenden sauerstoffarmen Luftgemisches zu dem Luftverdichter, durch einen Brenner (4), durch eine Einrichtung zum Überführen der von dem Luftverdichter abgegebenen Gase in den Brenner, durch eine Einrichtung zum Fördern von Kohlengas mittleren Heizwertes aus der Umwandlungseinrichtung zu dem6. Power supply system with oxygen blowing coal gasification system and stationary gas turbine, characterized by a device (1) for separating oxygen from air, through a device (2) for converting coal and oxygen into a coal gas of medium calorific value, by means of a device for conveying oxygen from the separation device to the conversion device, by a device for recovering a by-product low-oxygen air mixture from the device for separating oxygen from air, through a discharge device associated with the device is connected to the recovery of a by-product low-oxygen air mixture an air compressor (3), through a device for conveying the low-oxygen by-product Air mixture to the air compressor from the device for recovering a low-oxygen by-product Air mixture, by a device (6) for controlling the relative flow rates of the discharge means and the means for conveying a by-product low-oxygen air mixture to the air compressor, by a burner (4), by a device for transferring the gases emitted by the air compressor into the Burner, through a device for conveying medium calorific value coal gas from the conversion device to the 130061/0316130061/0316 Brenner, durch eine Gasturbine (5) und durch eine Einrichtung zum Überführen der von dem Brenner abgegebenen Gase in die Gasturbine.Burner, by a gas turbine (5) and by a device for transferring the discharged from the burner Gases in the gas turbine. 7. Anlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Verdichter (7) für sauerstoffarmes Luftgemisch, der mit der Einrichtung zum Rückgewinnen des als Nebenprodukt anfallenden sauerstoffarmen Luftgemisches verbunden ist, und durch eine Einrichtung zum Überführen von verdichtetem sauerstoffarmem Luftgemisch aus dem Verdichter für das sauerstoffarme Luftgemisch in den Brenner (4).7. Plant according to claim 6, characterized by a compressor (7) for a low-oxygen air mixture, which with the device for recovering the by-product low-oxygen air mixture is connected, and by means for transferring compressed oxygen-poor air mixture from the compressor for the low-oxygen air mixture in the burner (4). 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Überführen von verdichtetem sauerstoffarmem Luftgemisch eine Einrichtung enthält zum Fördern von verdichtetem sauerstoffarmem Luftgemisch aus dem Verdichter (7) für sauerstoffarmes Luftgemisch in die Einrichtung zum Fördern von Kohlengas mittleren Heizwertes aus der Umwandlungseinrichtung.8. Plant according to claim 7, characterized in that the means for transferring compressed low-oxygen Air mixture contains a device for conveying compressed, low-oxygen air mixture the compressor (7) for low-oxygen air mixture in the Device for conveying coal gas of medium calorific value from the conversion device. 9. Stromversorgungsanlage mit einer Gasturbine, die eine verringerte Stickoxidemission hat, gekennzeichnet durch einen Brenner (4) für die Gasturbine (5) zum Verbrennen des Brennstoffes, mit dem die Gasturbine betrieben wird, durch eine Quelle (2) für Brenngas mittleren Heizwertes, die mit dem Brenner verbunden ist; durch eine Quelle (3) für verdichtete Luft, die mit dem Brenner verbunden ist, wobei die Luft der Luftquelle etwa 21 Vol.% Sauerstoff enthält; und durch eine Quelle (7) für verdichtete sauerstoffarme Luft, die mit dem Brenner verbunden ist und ein entsprechendes Volumen der Sauerstoff enthaltenden Luft ersetzt, die durch den Brenner behandelt wird.9. Power supply system with a gas turbine that has reduced nitrogen oxide emissions, characterized by a burner (4) for the gas turbine (5) for burning the fuel with which the gas turbine is operated by a source (2) for fuel gas of average calorific value, which is connected to the burner is; by a source (3) of compressed air connected to the burner, the air being the air source contains about 21% by volume of oxygen; and by a source (7) of compressed oxygen depleted air connected to the burner is connected and a corresponding volume of the oxygen-containing air replaced by the burner is treated. 130061/0316130061/0316
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