Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenvorrichtung, Gasturbinenvorrichtung und Verwendung einer Gasturbinenvorrichtung zur Abgasreinigung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Gasturbinenvorrichtungen. Insbesondere kann die Erfindung für Mikrogasturbinenvorrichtungen relevant sein.

Gasturbinenvorrichtungen kommen insbesondere zum Einsatz, um durch Verbrennung von Brennstoffen Wärme und elektrische Energie zu erzeugen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenvorrichtung bereitzustellen, welches eine einfache und/oder kompakte Ausgestaltung sowie eine energieeffiziente Nutzung der Gasturbinenvorrichtung zur Rohgasreinigung, insbesondere zur

Schwachgasverwertung, ermöglicht. Insbesondere kann es ein effizienter Betrieb sein, wenn zusätzlich zur Erzeugung von Wärme und/oder

elektrischem Strom die effiziente Reinigung eines Rohgasstroms ermöglicht wird. Ferner kann es ein effizienter Betrieb sein, wenn die Brennkammer gutmütiger bezüglich einer Kohlenstoffmonoxid-Bildung betreibbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Gasturbinenvorrichtung gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch sowie eine Verwendung einer Gasturbinenvorrichtung gemäß dem unabhängigen Verwendungsanspruch.

Die Gasturbinenvorrichtung ist insbesondere eine Gasturbinenvorrichtung zur Verbrennung von Brennstoff mit Oxidator. Vorzugsweise umfasst die

Gasturbinenvorrichtung Folgendes: einen Brennerkopf zur Zuführung von Brennstoff und Oxidator zu einer Brenn- kammer der Gasturbinenvorrichtung;

eine Turbinenvorrichtung, welche stromabwärts der Brennkammer angeordnet ist und welcher ein Turbinengasstrom zuführbar ist, der zumindest einen Teil eines aus der Brennkammer abgeführten Brennergasstroms umfasst oder hieraus gebildet ist.

Bei der Gasturbinenvorrichtung ist vorzugsweise eine zusätzliche Vorwärmung vorgesehen, wodurch insbesondere ein gutmütigerer Betrieb hinsichtlich der Bildung von Kohlenstoffmonoxid ermöglicht wird.

Unter einem Gasstrom ist in dieser Beschreibung und den beigefügten

Ansprüchen vorzugsweise ein Massenstrom und/oder Volumenstrom, insbesondere ein Normvolumenstrom, eines zumindest im Wesentlichen gasförmigen Fluids zu verstehen.

Vorteilhaft kann es sein, wenn, insbesondere als Vorwärmung, der

Brennkammer Zuluft mit erhöhter Temperatur zugeführt wird. Im Vergleich zur Zuführung von kälterer Zuluft kann hierdurch zur Erzielung gleicher Flammentemperaturen ein Betrieb mit höherer Luftzahl vorgesehen sein, was insbesondere bei Brennstoffen mit schwankendem Heizwert, beispielsweise Biogas, Deponiegas, etc., vorteilhaft sein kann.

Vorzugsweise umfasst die Gasturbinenvorrichtung ferner mindestens einen von der Brennkammer verschiedenen Zusatzreaktor zur chemischen

Umsetzung eines Brennstoffs und/oder eines brennbare Bestandteile enthaltenden Rohgases.

In einem Zusatzreaktor laufen vorzugsweise exotherme chemische

Reaktionen, insbesondere exotherme RedOx-Reaktionen, ab, welche ihrerseits Wärmeenergie in den Gasstrom eintragen und damit diesen erwärmen. Der Zusatzreaktor kann dabei so angeordnet sein, dass im Zusatzreaktor solche chemischen Reaktionen effizient ablaufen können, welche beispielsweise eine erhöhte Prozesstemperatur benötigen.

Rohgas ist insbesondere verunreinigte Luft, beispielsweise mit leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen (volatile organic compounds, VOC) beladene Luft.

Die erfindungsgemäße Gasturbinenvorrichtung ist insbesondere eine

Mikrogasturbinenvorrichtung.

Günstig kann es sein, wenn die Gasturbinenvorrichtung eine Abgasreini- gungsvorrichtung bildet oder Bestandteil hiervon ist. Mittels der Abgasreini- gungsvorrichtung kann insbesondere Abgas, beispielsweise ein Prozessabgas, gereinigt werden, bevor dieses an die Umwelt abgegeben wird. Ferner kann mittels der Abgasreinigungsvorrichtung vorzugsweise ein im zu reinigenden Abgas enthaltener Energiegehalt durch chemische Umsetzung genutzt werden.

Ferner kann vorgesehen sein, dass Brenngas mit niedrigem Heizwert zugemischt wird, insbesondere als Zusatzgasstrom zu einem Oxidatorgasstrom und/oder einem Brennergasstrom. Dabei sind vorzugsweise sehr große

Volumenströme realisierbar.

Günstig kann es sein, wenn Zusatzgas aus einem Zusatzgasspeicher oder einer Zusatzgasquelle mit einem Druck zu der Brennkammer und/oder einem Zusatzreaktor zugeführt wird, welcher über einem in der Brennkammer und/oder dem Zusatzreaktor herrschenden Druck liegt. Ein separater

Kompressor für das Zusatzgas ist dann vorzugsweise entbehrlich.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein

Zusatzreaktor sich unmittelbar an die Brennkammer anschließt.

Ein solcher Zusatzreaktor ist insbesondere ein Hochtemperaturreaktor. Es kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Zusatzreaktor einen Reaktor- raum umfasst, in welchen eine Hauptgasführung und eine Zusatzgasführung münden. Die Hauptgasführung ist insbesondere eine Brennergasführung. Die Zusatzgasführung ist insbesondere eine Brennstoffzuführung, welche beispielsweise genutzt wird, um bei schwankendem Verunreinigungsgrad des zu reinigenden Rohgases eine Mindestmenge brennbarer Bestandteile und/oder eine möglichst konstante Konzentration brennbarer Bestandteile des Rohgases aufrechtzuerhalten. Eine zu geringe oder zu stark schwankende Beladung des Rohgases mit brennbaren Bestandteilen kann durch die

Zuführung von Brennstoff über die Zusatzgasführung vorzugsweise

kompensiert werden. Dies kann insbesondere deshalb vorteilhaft sein, weil ein Brenner (Pilotbrenner und/oder Hauptstufe), der für eine bestimmte VOC- Beladung ausgelegt ist, bei nicht ausreichender VOC-Zufuhr ohne

Zusatzgaszuführung zu heiß wird.

Oxidator für die Brennkammer kann vorzugsweise ebenfalls Rohgas sein oder Rohgas umfassen.

Ein Oxidatorgasstrom ist insbesondere ein Gasstrom, welcher Oxidator oder Oxidatorgas gemäß der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen umfasst oder hieraus gebildet ist.

Der Oxidatorgasstrom ist oder umfasst insbesondere eine als Oxidator für den Brennstoff wirkende Substanz.

Vorzugsweise umfasst der Oxidatorgasstrom reinen Sauerstoff, ein Prozess- gas, insbesondere Abluft, ein Sauerstoff enthaltendes Gemisch, insbesondere Luft, und/oder brennbare Stoffe, insbesondere leichtflüchtige Kohlenwasser- stoffe (volatile organic compounds, VOC). Ferner kann der Oxidatorgasstrom aus einem der vorstehend genannten Stoffe gebildet sein. Vorteilhaft kann es sein, wenn die Brennkammer unmittelbar in einen

Reaktorraum eines Zusatzreaktors mündet und/oder in den Reaktorraum eines Zusatzreaktors übergeht. An einem Übergang zwischen der Brennkammer und dem Reaktorraum ist dann vorzugsweise eine Zusatzgasführung vorgesehen, insbesondere eine Sekundärgaszuführung zur Zuführung von Oxidator und/oder Rohgas.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Zusatz- reaktor stromaufwärts der Brennkammer, insbesondere in einer Oxidator- zuführung zur Zuführung von Oxidator zu der Brennkammer, angeordnet ist.

Ein solcher Zusatzreaktor ist insbesondere stromabwärts einer Verdichtervor- richtung angeordnet.

Vorzugsweise ist ein solcher Zusatzreaktor ein Niedertemperaturreaktor.

Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Zusatzreaktoren stromaufwärts der Brennkammer und/oder zwei oder mehr als zwei Zusatzreaktoren stromabwärts der Brennkammer ange- ordnet sind.

Günstig kann es sein, wenn die Gasturbinenvorrichtung mindestens eine Kühlvorrichtung, insbesondere eine der Turbinenvorrichtung vorgeschaltete Kühlvorrichtung, umfasst.

Mittels der Kühlvorrichtung ist insbesondere ein Brennergasstrom und/oder ein Turbinengasstrom abkühlbar.

Die Kühlvorrichtung umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Zusatzmedium- zuführungen zur Zuführung eines oder mehrerer Zusatzmedien, insbesondere eines oder mehrerer Kühlmedien, und/oder einen oder mehrere Wärme- Übertrager, insbesondere einen der Turbinenvorrichtung vorgeschalteten Wärmeübertrager.

Dieser Wärmeübertrager ist vorzugsweise stromaufwärts der Turbinenvor- richtung angeordnet. Mittels dieses Wärmeübertragers ist vorzugsweise Wärme von dem der Turbinenvorrichtung zuzuführenden Turbinengasstrom abführbar und insbesondere auf einen der Brennkammer zuzuführenden Oxi- datorgasstrom übertragbar.

Der Wärmeübertrager kann beispielsweise ein Hochtemperaturwärmeüber- trager sein.

Günstig kann es sein, wenn mittels des Wärmeübertragers zwei Teilströme des Oxidatorgasstroms unterschiedlich stark erhitzbar sind. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass ein über eine Sekundärgaszuführung zugeführter Sekundärgasstrom stärker oder weniger stark erhitzt wird als ein über einen Brennerkopf zugeführter Primärgasstrom.

Der Primärgasstrom ist insbesondere ein Hauptoxidatorgasstrom. Der

Sekundärgasstrom ist insbesondere ein Nebenoxidatorgasstrom.

Die aus dem Turbinengasstrom abgeführte Wärme wird vorzugsweise genutzt, um das Temperaturniveau in der Brennkammer und/oder in mindestens einem Zusatzreaktor anzuheben, wobei vorzugsweise zugleich gewährleistet wird, dass die Temperatur des der Turbinenvorrichtung zuzuführenden Turbinen- gasstroms zumindest näherungsweise derjenigen Temperatur entspricht, welche der Turbinengasstrom hätte, wenn keine Erhöhung des Temperatur- niveaus gemäß den vorstehenden Ausführungen vorgesehen wäre.

Es kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Zusatzreaktor unmittelbar vor und/oder unmittelbar nach dem der Turbinenvorrichtung vorgeschalteten Wärmeübertrager angeordnet und/oder ausgebildet ist. Die Gasturbinenvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Steuervorrichtung, welche so ausgebildet und eingerichtet ist, dass mittels der Steuervorrichtung die Volumenströme und/oder Massenströme des Brennstoffs, des Oxidators, des Rohgasstroms und/oder des Brennergasstroms derart steuerbar und/oder regelbar sind, dass eine Temperatur des Turbinengasstroms stromaufwärts der der Turbinenvorrichtung vorgeschalteten Kühlvorrichtung höher ist als eine vorgegebene Solltemperatur an einer Turbineneintrittszone der Turbinen- vorrichtung, insbesondere höher als eine maximale Turbineneintritts- temperatur.

Die maximale Turbineneintrittstemperatur ist insbesondere eine Temperatur, bei deren Überschreitung eine Beschädigung der Turbinenvorrichtung durch zu hohe thermische Belastung derselben zu befürchten wäre.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Gasturbinen- vorrichtung eine Steuervorrichtung umfasst, welche so ausgebildet und ein- gerichtet ist, dass mittels der Gasturbinenvorrichtung eines der beschriebenen Verfahren durchführbar ist.

Günstig kann es sein, wenn ein Wärmeübertrager dadurch gebildet ist, dass eine Brennstoffzuführung und/oder eine Gaszuführung, insbesondere eine Oxi- datorzuführung und/oder eine Rohgaszuführung, unmittelbar an eine Brenn- kammerwandung der Brennkammer und/oder unmittelbar an eine Reaktor- wandung mindestens eines Zusatzreaktors angrenzen.

Somit ist insbesondere Wärme von dem in der Brennkammer geführten

Brennergasstrom und/oder einem in dem Zusatzreaktor geführten Gasstrom auf die Brennstoffzuführung und/oder die Gaszuführung, insbesondere die Oxidatorzuführung und/oder die Rohgaszuführung, übertragbar. Die Brennstoffzuführung und/oder die Gaszuführung, insbesondere die Oxi- datorzuführung und/oder die Rohgaszuführung, umgeben die Brennkammer und/oder den Zusatzreaktor vorzugsweise zylindermantelförmig.

Insbesondere bilden die Brennstoffzuführung und/oder die Gaszuführung, ins- besondere die Oxidatorzuführung und/oder die Rohgaszuführung, eine Mantel- stromvorrichtung, mittels welcher ein Mantelstrom an der Brennkammer und/oder dem Zusatzreaktor vorbeiführbar ist. Der Mantelstrom umfasst ins- besondere einen Brenn Stoff ström, einen Oxidatorgasstrom, einen

Zusatzgasstrom und/oder einen Rohgasstrom.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Mantelstromvorrichtung einen Mantelraum umfasst, welcher die Brennkammer und/oder den Zusatzreaktor mantelförmig umgibt und der Führung des Mantelstroms dient.

Der Mantelraum ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise geteilt ausge- bildet, so dass unterschiedliche Gasströme zu unterschiedlichen Bereichen zuführbar sind.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels eines Trennelements ein radial innen liegender Teil des Mantelraums und ein radial außen liegender Teil des Mantelraums gebildet sind.

Ein in dem radial innen liegenden Teil des Mantelraums geführter Strom, ins- besondere Gasstrom, wird aufgrund der Wärmeübertragung von der Brenn- kammer und/oder dem Zusatzreaktor stärker erhitzt als der radial außen liegende Teil des Mantelraums.

Der radial innen liegende Teil dient insbesondere der Zuführung eines Gas- stroms zu einem Brennerkopf der Brennkammer oder zu einer Zusatzgas- führung am Übergang zwischen der Brennkammer und dem Zusatzreaktor. Der radial außen liegende Teil des Mantelraums dient insbesondere der Zuführung eines Gasstroms zu einer Zusatzgasführung an einem Über- gangsbereich zwischen der Brennkammer und dem Zusatzreaktor und/oder zur Zuführung eines Gasstroms zu einem Brennerkopf der Brennkammer.

Insbesondere kann über den radial außen liegenden Teil des Mantelraums ver- gleichsweise kühlere Luft zu dem Brennerkopf der Brennkammer zugeführt werden, um die thermische Belastung des Brennerkopfs und/oder der Brenn- kammer zu minimieren. Der radial innen liegende Teil des Mantelraums dient dann vorzugsweise der stärkeren Erhitzung eines Teilgasstroms und der Zuführung desselben zu der Zusatzgasführung am Übergangsbereich zwischen der Brennkammer und dem Zusatzreaktor.

Vorteilhaft kann es sein, wenn eine Strömungsrichtung in der Brennstoff- Zuführung und/oder der Gaszuführung, insbesondere der Oxidatorzuführung und/oder der Rohgaszuführung, in einem die Brennkammer und/oder den Zusatzreaktor umgebenden Abschnitt der Brennstoffzuführung und/oder der Gaszuführung, insbesondere der Oxidatorzuführung und/oder der Rohgas- zuführung, einer Hauptströmungsrichtung innerhalb der Brennkammer und/oder innerhalb des Zusatzreaktors entgegengesetzt ist.

Der Wärmeübertrager ist somit insbesondere ein Gegenstrom-Wärmeüber- trager.

Der Wärmeübertrager kann aber auch als Gleichstrom-Wärmeübertrager ausgebildet sein.

Günstig kann es sein, wenn ein Wärmeübertrager ein Trennwandelement umfasst, welches einen Wärmeabgabebereich des Wärmeübertragers von einem Wärmeaufnahmebereich des Wärmeübertragers trennt. Das Trennwandelement bildet, ist oder umfasst insbesondere eine Brenn- kammerwandung und/oder eine stromabwärts der Brennkammer angeordnete Wandung oder eine Trennwand einer von der Brennkammer verschiedenen Vorrichtung.

Der Wärmeabgabebereich kann insbesondere ein Brennraum der

Brennkammer, ein Reaktorraum eines Zusatzreaktors, eine

Homogenisierungszone einer Homogenisierungsvorrichtung und/oder ein Innenraum einer Abgasführung sein.

Der Wärmeaufnahmebereich kann insbesondere ein Innenraum einer

Rohgaszuführung und/oder ein Innenraum einer Oxidatorzuführung und/oder ein Innenraum einer Brennstoffzuführung und/oder ein Mantelraum sein, welcher beispielsweise die Brennkammer und/oder einen Zusatzreaktor und/oder eine Homogenisierungsvorrichtung umgibt.

Vorteilhaft kann es sein, wenn das Trennwandelement eine Wärmeübertrager- Struktur zur Optimierung der Wärmeübertragung aufweist.

Die Wärmeübertragerstruktur kann beispielsweise durch eine

Oberflächenbearbeitung und/oder durch Zusatzelemente an oder in dem Trennwandelement gebildet sein.

Als Zusatzelemente können beispielsweise Rippen und/oder Vorsprünge und/oder Vertiefungen und/oder Ringbleche vorgesehen sein.

Ferner kann die Wärmeübertragerstruktur beispielsweise ein oder mehrere Wärmeübertragungselemente umfassen oder daraus gebildet sein.

Günstig kann es sein, wenn mittels der Wärmeübertragerstruktur ein

Turbulenzgrad eines im Wärmeabgabebereich an dem Trennwandelement entlanggeführten Fluids, insbesondere Gases, und/oder ein Turbulenzgrad eines im Wärmeabgabebereich an dem Trennwandelement entlanggeführten Fluids, insbesondere Gases, erhöhbar ist.

Insbesondere im Wärmeabgabebereich können mittels der Wärmeübertrager- Struktur vorzugsweise Grenzschichten aufgerissen werden, um die Ausbildung von kälteren und/oder isolierenden Fluidbereichen an der Trennwand zu verhindern und/oder um die Anströmung der Trennwand mit Fluid aus heißeren Fluidbereichen zu optimieren.

Insbesondere im Wärmeaufnahmebereich können mittels der Wärmeüber- tragerstruktur vorzugsweise Grenzschichten aufgerissen werden, um die Ausbildung von heißeren und/oder isolierenden Fluidbereichen an der

Trennwand zu verhindern und/oder um die Anströmung der Trennwand mit Fluid aus kälteren Fluidbereichen zu optimieren.

Das Trennwandelement, insbesondere die Brennkammerwandung und/oder die Reaktorwandung, ist vorzugsweise mit einem oder mehreren

Wärmeübertragungselementen versehen, welche in die Brennkammer und/oder den Reaktorraum hineinragen und durch welche der Brennstoff und/oder das Gas, insbesondere der Oxidator und/oder das Rohgas,

hindurchführbar ist.

Das eine oder die mehreren Wärmeübertragungselemente sind somit im Betrieb der Gasturbinenvorrichtung vorzugsweise mit Brennergas umströmt, um letztlich Wärme auf ein innerhalb des einen oder der mehreren Wärme- Übertragungselemente geführtes Medium zu übertragen.

Die Brennkammervorrichtung kann beispielsweise eine Ventilvorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines durch das eine oder die mehreren

Wärmeübertragungselemente hindurchgeführten Volumenstroms und/oder Massenstroms umfassen. Insbesondere kann hierdurch gezielt auf eine Wärmeübertragung von dem Brennergasstrom und/oder einem im Zusatzreaktor geführten Gasstrom auf den Brennstoff und/oder das Gas, insbesondere den Oxidator und/oder das Rohgas, Einfluss genommen werden. Vorzugsweise kann mittels der Ventil- vorrichtung eine Wärmeabgabe zur Reduktion der Temperatur des Turbinen- gasstroms gesteuert und/oder geregelt werden.

Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die

Gasturbinenvorrichtung eine Ventilvorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines durch die Gaszuführung, insbesondere die Oxidatorzuführung und/oder die Rohgaszuführung, hindurchgeführten Volumenstroms und/oder Massenstroms umfasst.

Insbesondere kann hierbei der Mantelraum geöffnet und/oder verschlossen werden, um einen Volumenstrom und/oder Massenstrom zu einem Brenner- kopf der Brennkammer und/oder einer Zusatzgasführung im Bereich zwischen der Brennkammer und dem Zusatzreaktor zu steuern und/oder zu regeln.

Günstig kann es sein, wenn die Gasturbinenvorrichtung eine Homogeni- sierungsvorrichtung zur Vergleichmäßigung eines Temperaturprofils eines Gasstroms umfasst.

Eine solche Homogenisierungsvorrichtung kann insbesondere stromaufwärts der Turbinenvorrichtung angeordnet sein, insbesondere um lokale Über- hitzungen des Turbinengasstroms und somit auch der Turbinenvorrichtung selbst zu vermeiden.

Die Homogenisierungsvorrichtung kann beispielsweise unmittelbar strom- abwärts eines sich an einen Hochtemperaturreaktor anschließenden Wärme- Übertragers angeordnet und/oder ausgebildet sein. Mindestens ein Zusatzreaktor umfasst vorzugsweise einen vollzylindrischen ersten Reaktorraumabschnitt und einen diesen Reaktorraumabschnitt zylin- dermantelförmig umgebenden zweiten Reaktorraumabschnitt.

Der erste Reaktorraumabschnitt und der zweite Reaktorraumabschnitt sind vorzugsweise mittels einer Strömungsumlenkung fluidwirksam miteinander verbunden.

Ein durch den ersten Reaktorraumabschnitt hindurchgeführter Gasstrom wird somit insbesondere an einem Ende umgelenkt und dann durch den zweiten Reaktorraumabschnitt hindurchgeführt.

Günstig kann es sein, wenn ein Brennkammeraustritt einer Brennkammer in den der Strömungsumlenkung abgewandten Endbereich des ersten Reaktor- raumabschnitts mündet.

Der Brennkammeraustritt kann dabei insbesondere im Wesentlichen längs einer Mittelachse und/oder Symmetrieachse des ersten und/oder des zweiten Reaktorraumabschnitts in den ersten Reaktorraumabschnitt münden.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Brennkammeraustritt der Brenn- kammer außermittig, insbesondere windschief, bezüglich einer Mittelachse und/oder Symmetrieachse eines Reaktorraums, insbesondere des ersten Reaktorraumabschnitts und/oder des zweiten Reaktorraumabschnitts, in den Reaktorraum hineingerichtet ist.

Insbesondere kann eine im Wesentlichen tangentiale Zuführung des Brenner- gasstroms zu dem Reaktorraum vorgesehen sein, um letztlich einen

Drallstrom innerhalb des Reaktorraums zu erzeugen. Der zweite Reaktorraumabschnitt ist vorzugsweise zylindermantelförmig von einer Gasführung, insbesondere einer Oxidatorzuführung und/oder einer Roh- gaszuführung, umgeben.

Insbesondere umgibt ein Mantelraum einer Mantelstromvorrichtung den zweiten Reaktorraumabschnitt des Reaktorraums des Zusatzreaktors.

Eine Hauptströmungsrichtung im Mantelraum entspricht dabei beispielsweise im Wesentlichen einer Hauptströmungsrichtung im ersten Reaktor- raumabschnitt oder im zweiten Reaktorraumabschnitt.

Günstig kann es sein, wenn an einem der Strömungsumlenkung abgewandten Ende des zweiten Reaktorraumabschnitts eine Abscheidevorrichtung und/oder eine Filtervorrichtung, beispielsweise ein Zyklonabscheider, angeordnet ist.

Anstelle von oder ergänzend zu einem Wärmeübertrager, insbesondere anstelle von oder ergänzend zu einzelnen oder mehreren der beschriebenen Wärmeübertrager, können eine oder mehrere Zusatzmediumzuführungen zur Zuführung eines oder mehrerer Zusatzmedien, insbesondere eines oder mehrerer Kühlmedien, vorgesehen sein.

Insbesondere können eine Zusatzmediumzuführung und/oder ein

Wärmeübertrager Bestandteil einer Kühlvorrichtung zum Abkühlen des der Turbinenvorrichtung zuzuführenden Turbinengasstroms sein.

Mittels der Zusatzmediumzuführung ist insbesondere eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, oder ein Gas, beispielsweise Frischluft oder Druckluft, zu dem Brennergasstrom und/oder dem Turbinengasstrom zuführbar, um diesen zu kühlen. Das Zusatzmedium ist somit insbesondere ein Kühlmedium.

Insbesondere werden der Brennergasstrom und/oder der Turbinengasstrom mittels des zugeführten Zusatzmediums vorzugsweise um mindestens ungefähr 100 K, beispielsweise mindestens ungefähr 150 K, vorzugsweise mindestens ungefähr 200 K, abgekühlt, bevor der Brennergasstrom und/oder der Turbinengasstrom zu der Turbinenvorrichtung weitergeleitet werden.

Die Gasturbinenvorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens eine

Kühlvorrichtung, welche insbesondere stromabwärts der Brennkammer und/oder stromaufwärts der Turbinenvorrichtung angeordnet ist.

Die Gasturbinenvorrichtung kann insbesondere zur Abreinigung und/oder energetischen Verwertung von mit brennbaren Bestandteilen beladener Abluft verwendet werden. Hierbei wird insbesondere eines der beschriebenen Verfahren durchgeführt.

Das Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenvorrichtung umfasst vorzugsweise Folgendes:

Umsetzen von Brennstoff mit Oxidator in einer Brennkammer der

Gasturbinenvorrichtung, wodurch ein Brennergasstrom erhalten wird, der aus der Brennkammer herausströmt;

Zuführen eines Turbinengasstroms, weicher den Brennergasstrom teilweise oder vollständig umfasst, zu einer Kühlvorrichtung zum Abkühlen des

Turbinengasstroms, bevor der Turbinengasstrom einer Turbinenvorrichtung zugeführt wird.

Ergänzend kann bei dem Verfahren Folgendes vorgesehen sein :

Erhitzen eines Oxidatorgasstroms und/oder eines Brennstoffstroms

stromaufwärts der Brennkammer und/oder Erhitzen des Brennergasstroms stromabwärts der Brennkammer, insbesondere durch chemisches Umsetzen von brennbaren Bestandteilen eines Rohgasstroms in einer inbesondere stromabwärtigen Reaktionszone der Brennkammer und/oder in mindestens einem Zusatzreaktor und/oder durch Übertragung von Wärme mittels eines Wärmeübertragers; Zuführen eines Turbinengasstroms, weicher den Brennergasstrom teilweise oder vollständig umfasst, zu einer Kühlvorrichtung, insbesondere einem

Wärmeübertrager und/oder einer Zusatzmediumzuführung, bevor der

Turbinengasstrom einer Turbinenvorrichtung zugeführt wird.

Insbesondere durch das Erhitzen des Oxidatorgasstroms und/oder des

Brennstoffstroms stromaufwärts der Brennkammer und/oder durch das Erhitzen des Brennergasstroms stromabwärts der Brennkammer wird vorzugsweise ein Gasstrom erhalten, dessen Temperatur über einer

vorgegebenen Solltemperatur an einer Turbineneintrittszone liegt. Hierdurch kann vorzugsweise ein gutmütigerer Betrieb der Gasturbinenvorrichtung realisiert werden, insbesondere durch Ermöglichung eines größeren

Luftzahlbereichs. Zusätzlich können vorzugsweise aufgrund eines magereren Betriebs niedrigere maximale Flammentemperaturen realisiert werden. Die thermische Belastung des Brenners und/oder des Flammrohrs, insbesondere stromaufwärts der Sekundärgaszuführung kann hierdurch vorzugsweise reduziert werden.

Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Oxidatorgasstrom stromaufwärts der Brennkammer erhitzt wird und hierdurch eine adiabate Flammentemperatur in der Brennkammer im Vergleich zur adiabaten Flammentemperatur ohne ein Erhitzen des Oxidatorgasstroms reduziert werden kann. Insbesondere kann die adiabate Flammentemperatur mindestens oder höchstens oder exakt um denjenigen Betrag reduziert sein, um welchen sich die Temperatur eines Brennergasstrom und/oder eines Turbinengasstrom aufgrund des Erhitzens des Oxidatorgasstroms erhöht. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die adiabate Flammentemperatur mindestens oder höchstens oder exakt um denjenigen Betrag reduziert wird, um welchen sich die Temperatur eines Brennergasstroms und/oder eines Turbinengasstroms aufgrund des Abkühlens desselben mittels eines Wärmeübertragers reduziert. Insbesondere kann die Reduktion der adiabaten Flammentemperatur durch Anpassung, insbesondere Erhöhung oder Reduktion, eines Pilotgasstroms, des Primärgasstroms und/oder des Sekundärgasstroms erzielt werden.

Insbesondere wird hierzu vorzugsweise ein Verhältnis zwischen Pilotgasstrom und/oder Primärgasstrom und/oder Sekundärgasstrom angepasst.

Die Turbineneintrittszone ist vorzugsweise ein Raumbereich, welcher stromaufwärts von Turbinenschaufeln der Turbinenvorrichtung angeordnet und/oder gebildet ist.

Die Abkühlung des Turbinengasstroms mittels der Kühlvorrichtung erfolgt vorzugsweise nicht direkt an Turbinenschaufeln der Turbinenvorrichtung, sondern in einem der Turbinenvorrichtung vorgelagerten Raumbereich, insbesondere einem der Turbineneintrittszone vorgelagerten Raumbereich.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Gasturbinenvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.

Die erfindungsgemäße Verwendung weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Gasturbinenvorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.

Ferner weist die erfindungsgemäße Gasturbinenvorrichtung vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Verwendung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Abkühlung mittels eines Wärmeübertragers Wärme von dem Turbinengasstrom auf den Oxidatorgasstrom und/oder den Brennstoffstrom übertragen. Ferner kann durch Zuführung von Zusatzmedium der Turbinengasstrom abgekühlt werden.

Die Gasturbinenvorrichtung wird vorzugsweise in einem Überhitzungsmodus betrieben oder ist in einem solchen Überhitzungsmodus betreibbar, wobei in dem Überhitzungsmodus eine durchschnittliche Temperatur des aus der Brennkammer herausströmenden Brennergasstroms und/oder des der

Turbinenvorrichtung zuzuführenden Turbinengasstroms stromaufwärts der Kühlvorrichtung mindestens ungefähr 25 K, insbesondere mindestens ungefähr 50 K, beispielsweise mindestens ungefähr 100 K, vorzugsweise mindestens ungefähr 150 K, besonders bevorzugt mindestens ungefähr 200 K oder darüber, über einer vorgegebenen Solltemperatur an einer

Turbineneintrittszone der Turbinenvorrichtung liegt.

Beispielsweise kann die Gasturbinenvorrichtung wahlweise a) in dem

Überhitzungsmodus oder b) in einem Standardmodus betrieben werden, in welchem der Brennstoff und der Oxidator derart der Brennkammer zugeführt und miteinander umgesetzt werden, dass auch ohne Kühlung des

Turbinengasstroms mittels der Kühlvorrichtung eine vorgegebene

Solltemperatur an einer Turbineneintrittszone eingehalten wird.

Ein der Brennkammer zugeführtes oder in der Brennkammer erhältliches Gemisch aus Brennstoff und Oxidator weist im Überhitzungsmodus

vorzugsweise eine höhere Luftzahl auf und/oder ist vorzugsweise ein magereres Gemisch als im Standardmodus.

Beispielsweise kann eine Lambda-Regelung der Gasturbinenvorrichtung derart vorgesehen sein, dass im Überhitzungsmodus eine sauerstoffreichere und somit heißere Verbrennung in der Brennkammer vorgesehen ist als im

Standardmodus. Im Überhitzungsmodus ist eine Temperatur des Brennergasstroms und/oder des Turbinengasstroms stromaufwärts der Kühlvorrichtung im Vergleich zu einer Temperatur des Turbinengasstroms stromabwärts der Kühlvorrichtung vorzugsweise derart erhöht, dass die Umwandlungsraten und/oder

Reaktionsraten zur Umwandlung von Verunreinigungen, insbesondere zur Oxidation von leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen (volatile organic

compounds, VOC) stromaufwärts der Kühlvorrichtung, insbesondere in der Brennkammer, um mindestens ungefähr 50 %, beispielsweise um mindestens ungefähr 100 %, höher liegen als stromabwärts der Kühlvorrichtung, insbesondere in der Turbineneintrittszone.

Günstig kann es sein, wenn der Oxidatorgasstrom und/oder der Brennstoff- strom und/oder der Brennergasstrom überhitzt werden, so dass der Brenner- gasstrom zumindest temporär eine Temperatur aufweist, welche über einer vorgegebenen Solltemperatur in einer Turbineneintrittszone, insbesondere über einer maximalen Turbineneintrittstemperatur der Turbinenvorrichtung, liegt.

Insbesondere liegt die Temperatur des Brennergasstroms am Brennkammer- austritt und/oder am Austritt eines Zusatzreaktors höher als eine vorgegebene Solltemperatur in einer Turbineneintrittszone.

Die vorgegebene Solltemperatur ist insbesondere eine für einen sicheren und/oder materialschonenden und/oder zuverlässigen Betrieb der

Turbinenvorrichtung maximale Turbineneintrittstemperatur der

Turbinenvorrichtung. Insbesondere in einem Teillastbetrieb der

Turbinenvorrichtung kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die

Solltemperatur niedriger als die maximale Turbineneintrittstemperatur vorgegeben oder eingestellt wird. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Solltemperatur zum Beispiel lastabhängig variabel eingestellt oder gesteuert wird, wobei eine Obergrenze der Varianz durch die maximale Turbineneintrittstemperatur und vorzugsweise eine Untergrenze durch die Teillastfähigkeit der Turbinenvorrichtung begrenzt wird.

Der Brennergasstrom weist vorzugsweise zumindest temporär eine

Temperatur auf, welche im Falle einer unveränderten Zuführung des Brenner- gasstroms zu der Turbinenvorrichtung schädlich für dieselbe wäre.

Vorzugsweise wird der Turbinengasstrom mittels der Kühlvorrichtung abge- kühlt, insbesondere auf eine Temperatur unterhalb der vorgegebenen

Solltemperatur, beispielsweise unterhalb der maximalen Turbinen- eintrittstemperatur.

Vorteilhaft kann es sein, wenn der Brennergasstrom oder der den Brenner- gasstrom teilweise oder vollständig umfassende Turbinengasstrom abgekühlt wird, insbesondere durch Wärmeübertragung auf ein der Brennkammer und/oder einem Zusatzreaktor zuzuführendes Gas, insbesondere Oxidator und/oder Rohgas. Vorzugsweise wird das Gas zur Wärmeübertragung als Mantelstrom an einer der Brennkammer und/oder einem Reaktorraum des Zusatzreaktors abgewandten Außenseite einer Brennkammerwandung der Brennkammer und/oder einer Reaktorwandung des Zusatzreaktors entlang- geführt.

Dem Brennergasstrom wird vorzugsweise an einem Reaktorraumeintritt des Zusatzreaktors Zusatzgas, insbesondere Oxidator und/oder Rohgas, zugeführt.

Der Reaktorraumeintritt ist insbesondere ein Übergang zwischen der Brenn- kammer und dem Reaktorraum.

Ein durch den Zusatzreaktor geführter Reaktorgasstrom wird vorzugsweise mindestens einmal innerhalb des Zusatzreaktors umgelenkt, beispielsweise mindestens einmal um ungefähr 90° und/oder mindestens einmal um unge- fähr 180°. Ein Gas zur Wärmeübertragung wird vorzugsweise durch einen den zweiten Reaktorraumabschnitt mantelförmig umgebenden Mantelraum der Gaszu- führung geführt.

Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Reinigung von Prozessabgas. Ins- besondere kann dabei vorgesehen sein, dass das Prozessabgas als Oxidator und/oder Rohgas und/oder Zusatzgas zugeführt wird.

Die mantelförmige Umströmung des Reaktorraums, insbesondere des ersten Reaktorraumabschnitts und/oder des zweiten Reaktorraumabschnitts, ermög- licht insbesondere eine Reduktion einer Oberflächentemperatur eines den Reaktorraum und/oder den Mantelraum umgebenden Gehäuses. Hierdurch können günstigere und einfacher zu handhabende Materialien zur thermischen Isolierung eingesetzt werden.

Die aufgrund der Verwendung eines Wärmeübertragers stromaufwärts der Turbinenvorrichtung vorzugsweise erzielte Temperaturniveauanhebung ermöglicht vorzugsweise eine verkürzte Ausbildung des Zusatzreaktors und/oder eine höhere Reinigungseffizienz, beispielsweise bei der Umwandlung von flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen.

Vorzugsweise kann der Gasturbinenvorrichtung ein im Vergleich zu her- kömmlichen Systemen deutlich magereres Brennstoff-Oxidator-Gemisch zugeführt werden, da eventuell entstehende Stickoxide und/oder Kohlenstoff- monoxid vorzugsweise in mindestens einem nachfolgenden Zusatzreaktor abgereinigt und/oder unschädlich gemacht werden können.

Vorzugsweise ist mindestens ein Bypass zur Umgehung mindestens eines Wärmeübertragers vorgesehen, insbesondere um Temperaturverschiebungen, welche sich durch die Wärmeübertragung im jeweiligen Wärmeübertrager ergeben, gezielt zu steuern und/oder zu regeln. Hierdurch kann vorzugsweise die Erzeugung von Stickoxiden optimiert, insbesondere minimiert, werden. Zugleich können vorzugsweise die thermischen Belastungen der einzelnen Komponenten der Gasturbinenvorrichtung minimiert werden.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die

Gasturbinenvorrichtung derart betreibbar ist oder betrieben wird, dass beispielsweise während eines Regelbetriebs eine für einen autothermen Betrieb ausreichende Wärmemenge allein durch chemische Umsetzung von brennbaren Stoffen, welche in einem zu reinigenden Rohgas enthalten sind, erzeugt wird. Die Zuführung von zusätzlichem Brennstoff ist dann

vorzugsweise entbehrlich.

Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegen- stand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.

In den Zeichnungen zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gasturbinenvorrichtung, welche eine Brennkammer, einen sich an die Brennkammer anschließenden Zusatzreaktor und einen Hochtemperatur- Wärmeübertrager umfasst, welcher stromaufwärts einer Turbinenvorrichtung angeordnet ist;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung, bei welcher ein stromaufwärts der Brennkammer angeordneter Niedertemperaturreaktor und eine zwischen dem Hochtempe- raturwärmeübertrager und der Turbinenvorrichtung ange- ordnete Homogenisierungsvorrichtung vorgesehen sind; Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung, bei welcher zwei Wärmeübertrager zur Beeinflussung der Temperaturniveaus in der Gasturbinenvorrichtung vorgesehen sind;

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung, bei welcher drei Wärmeübertrager zur Beeinflussung der Temperaturniveaus in der Gasturbinenvorrichtung vorgesehen sind;

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine weitere alter- native Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung, bei welcher ein sich unmittelbar an eine Brennkammer

anschließender Zusatzreaktor und eine den Zusatzreaktor und die Brennkammer umgebende Mantelstromvorrichtung vor- gesehen sind;

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung, bei welcher in den Reaktorraum des Zusatzreaktors hinein- ragende Wärmeübertragungselemente sowie eine sich an die Wärmeübertragungselemente anschließende Homogeni- sierungszone vorgesehen sind;

Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform einer

Gasturbinenvorrichtung, bei welcher die

Mantelstromvorrichtung eine Strömungstrennung zur getrennten Zuführung von Gas zu der Brennkammer einerseits und einer Zusatzgasführung zwischen der Brennkammer und dem Zusatzreaktor andererseits vorgesehen ist;

Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung durch eine alternative

Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung, bei welcher zwei aufeinanderfolgende Reaktorraumabschnitte mit einer bezüglich einer Strömungsrichtung dazwischen angeordneten Strömungsumlenkung vorgesehen sind, wobei der zweite Reaktorraumabschnitt den ersten Reaktorraumabschnitt mantelförmig umgibt und wobei eine Mantelstromvorrichtung zur Zuführung von Gas den zweiten Reaktorraumabschnitt mantelförmig umgibt;

Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung, welche größtenteils derjenigen von Fig. 8 entspricht, jedoch einen außermittig in den ersten Reaktorraumabschnitt hinein gerichteten Brennkammeraustritt aufweist und zudem einen Abscheidebereich zum Abscheiden von Partikeln umfasst;

Fig. 10 einen schematischen Querschnitt durch die

Gasturbinenvorrichtung aus Fig. 9 längs der Linie 10-10 in Fig. 9; und

Fig. 11 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Gasturbinen- vorrichtung, welche eine Brennkammer und eine als

Zusatzmediumzuführung ausgebildete Kühlvorrichtung umfasst, welcher stromaufwärts einer Turbinenvorrichtung angeordnet ist. Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Gasturbinenvorrichtung findet beispielsweise in

Industrieprozessen Anwendung. Die Gasturbinenvorrichtung 100 ist ins- besondere Bestandteil einer Abgasreinigungsvorrichtung 102, welche insbesondere eine Mikrogasturbinenvorrichtung 104 umfasst.

Die Gasturbinenvorrichtung 100 kann insbesondere zur Erzeugung von Wärme und elektrischer Energie unter Verwendung von Brennstoff genutzt werden. Ferner kann die Gasturbinenvorrichtung 100 dazu dienen, einen Rohgasstrom, beispielsweise Prozessabgas, zu reinigen.

Ein Rohgasstrom ist beispielsweise mit leichtflüchtigen organischen Kohlen- wasserstoffen beladene Luft (VOC-haltige Luft).

Ein Rohgas wird insbesondere als Oxidator durch die Gasturbinenvorrichtung 100 hindurchgeführt oder als Zusatzgas zu der Gasturbinenvorrichtung 100 zugeführt, um letztlich in dem Rohgas enthaltene Verunreinigungen, bei- spielsweise leichtflüchtige organische Kohlenwasserstoffe, chemisch umzu setzen, insbesondere in Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Die Gasturbinenvorrichtung 100 umfasst eine Brennkammer 106, welcher mittels einer Oxidatorzuführung 108 Oxidator und mittels einer Brennstoff- Zuführung 110 Brennstoff zuführbar ist.

Die Oxidatorzuführung 108 ist insbesondere ganz allgemein eine Gaszuführung 112. Beispielsweise kann die Oxidatorzuführung 108 eine Rohgaszuführung 114 sein. Eine Verdichtervorrichtung 116 der Gasturbinenvorrichtung 100 dient insbe- sondere der Komprimierung von der Brennkammer 106 zuzuführendem Gas, insbesondere Oxidator, beispielsweise oxidatorhaltiges Rohgas.

Eine Turbinenvorrichtung 118 der Gasturbinenvorrichtung 100 dient dazu, aus der Brennkammer 106 abgeführtes Brennergas zu entspannen und hierdurch zur Umwandlung in elektrische Energie zu nutzen, insbesondere durch

Kopplung der Turbinenvorrichtung 118 mit einem (nicht dargestellten) Gene- rator.

Eine Welle 120 der Gasturbinenvorrichtung 100 verbindet die Turbinenvor- richtung 118 mit der Verdichtervorrichtung 116 und dient insbesondere dazu, die Verdichtervorrichtung 116 mittels der Turbinenvorrichtung 118 anzu- treiben.

Mit Hinblick auf die einzelnen Positionen der Komponenten der

Gasturbinenvorrichtung 100 wird insbesondere auf eine

Hauptströmungsrichtung 122 Bezug genommen. Diese

Hauptströmungsrichtung 122 ergibt sich insbesondere aus demjenigen Pfad, längs welchem ein über die Oxidatorzuführung 108 zugeführter

Oxidatorgasstrom zunächst die Verdichtervorrichtung 116, dann die

Brennkammer 106 und schließlich die Turbinenvorrichtung 118 durchströmt, wobei optional zwischen den genannten Komponenten der

Gasturbinenvorrichtung 100 weitere Komponenten angeordnet sind und folglich von dem Oxidatorgasstrom durchströmt werden können.

Beispielsweise ist stromabwärts der Brennkammer 106 bezüglich der Haupt- strömungsrichtung 122 ein optionaler Zusatzreaktor 124 angeordnet.

Der Zusatzreaktor 124 schließt sich insbesondere unmittelbar an die Brenn- kammer 106 an. An einem der Brennkammer 106 zugewandten vorderen Ende des Zusatzreaktors 124 ist insbesondere eine weitere Gaszuführung 112, bei- spielsweise eine Rohgaszuführung 114, angeordnet. Ferner kann beispiels- weise eine aus der Oxidatorzuführung 108 der Brennkammer 106 abgezweigte weitere Oxidatorzuführung 108 vorgesehen sein, welche in den Zusatzreaktor 124 mündet.

Im Zusatzreaktor 124 wird durch die zusätzliche Gaszuführung vorzugsweise eine deutlich niedrigere Temperatur erzielt als die Temperatur, welche inner- halb der Brennkammer 106 herrscht. Dennoch ist die Temperatur mit bei- spielsweise mindestens ungefähr 800° Celsius, insbesondere mindestens ungefähr 1000° Celsius, noch ausreichend hoch, um Verunreinigungen, welche in einem dem Zusatzreaktor 124 zugeführten Gasstrom enthalten sind, chemisch umzuwandeln und somit unschädlich zu machen. Insbesondere können dabei leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe in Kohlenstoffdioxid und Wasser umgewandelt werden.

Da bei höheren Temperaturen größere Mengen von Rohgas in kürzerer Zeit nachbehandelt werden können, um darin enthaltene Verunreinigungen unschädlich zu machen, wird die Brennkammer 106 vorzugsweise so betrie- ben, dass darin besonders hohe Temperaturen herrschen.

Insbesondere ist hierzu eine Steuervorrichtung 126 vorgesehen, mittels welcher die Brennstoffzuführung 110 und/oder die Oxidatorzuführung 108 und/oder die Verdichtervorrichtung 116 steuerbar und/oder regelbar sind.

Die Turbinenvorrichtung 118 erfordert hingegen ein geringeres Temperatur- niveau an einer Turbineneintrittszone 128.

Ein der Turbinenvorrichtung 118 zugeführter Turbinengasstrom, weicher den der Brennkammer 106 abgeführten Brennergasstrom teilweise oder vollständig umfasst, darf folglich eine vorgegebene Grenztemperatur nicht überschreiten, um mögliche Beschädigungen der Turbinenvorrichtung 118 auszuschließen. Die Gasturbinenvorrichtung 100 umfasst daher vorzugsweise eine Kühl- vorrichtung 129 zum Abkühlen des Turbinengasstroms.

Die Kühlvorrichtung 129 umfasst insbesondere einen Wärmeübertrager 130, mittels welchem Wärme aus dem der Turbinenvorrichtung 118 zuzuführenden Turbinengasstrom, welcher insbesondere den Brennergasstrom und/oder einen im Zusatzreaktor 124 zusätzlich zugeführten Gasstrom umfasst, abgeführt werden kann.

Aufgrund der Kühlvorrichtung 129 kann somit in der Brennkammer 106 und/oder im Zusatzreaktor 124 ein besonders hohes Temperaturniveau erzielt werden, während zugleich die Turbinenvorrichtung 118 vor einer zu hohen thermischen Belastung geschützt wird.

Wenn Wärme mittels des Wärmeübertragers 130 aus dem Turbinengasstrom abgeführt wird, kann diese insbesondere zum Vorwärmen von über die

Oxidatorzuführung 108, die Gaszuführung 112 und/oder die Rohgaszuführung 114 zuzuführendem Gas genutzt werden. Der Wärmeübertrager 130 ist hierzu insbesondere thermisch mit der Oxidatorzuführung 108, der Gaszuführung 112 und/oder der Rohgaszuführung 114 gekoppelt.

Eine in Fig. 2 dargestellte alternative Ausführungsform einer Gasturbinen- vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten ersten Aus- führungsform im Wesentlichen dadurch, dass sowohl stromabwärts der Brenn- kammer 106 als auch stromaufwärts der Brennkammer 106 jeweils ein

Zusatzreaktor 124 angeordnet ist.

Ein bezüglich der Hauptströmungsrichtung 122 stromaufwärts der Brenn- kammer 106 angeordneter Zusatzreaktor 124 ist dabei insbesondere ein Niedertemperaturreaktor 132, während der der Brennkammer 106 bezüglich der Hauptströmungsrichtung 12 nachgeordnete Zusatzreaktor 124 insbeson- dere ein Hochtemperaturreaktor 134 ist. Dem Wärmeübertrager 130, welcher stromaufwärts der Turbinenvorrichtung 118 angeordnet ist, ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Gasturbinenvorrichtung 100 vorzugsweise ein Bypass 136 zugeordnet.

Mittels des Bypass 136 kann insbesondere aus dem Zusatzreaktor 124, welcher als Hochtemperaturreaktor 134 ausgebildet ist und stromabwärts der Brennkammer 106 angeordnet ist, ein Teilgasstrom abgezweigt und an dem Wärmeübertrager 130 vorbeigeführt werden.

Der abgezweigte Teilgasstrom kann insbesondere stromabwärts des Wärme- Übertragers 130 erneut mit dem durch den Wärmeübertrager 130 hindurch- geführten Teilgasstrom zusammengeführt werden.

Mittels des Bypasses 136 kann somit insbesondere gezielt gesteuert und/oder geregelt werden, welche Wärmemenge mittels des Wärmeübertragers 130 aus dem der Turbinenvorrichtung 118 zuzuführenden Turbinengasstrom abgeführt wird. Die Temperatur des Turbinengasstroms kann somit gezielt variiert werden.

Stromabwärts des Wärmeübertragers 130 ist zudem vorzugsweise noch eine Homogenisierungsvorrichtung 138 angeordnet.

Die Homogenisierungsvorrichtung 138 ist insbesondere eine Strömungs- Strecke, in welcher eine Vergleichmäßigung der lokalen Temperaturniveaus des der Turbinenvorrichtung 118 zuzuführenden Turbinengasstroms erzielt werden kann, insbesondere dann, wenn ein Teilgasstrom im Wärmeübertrager 130 stark abgekühlt wurde und dieser anschließend mit einem durch den Bypass 136 hindurchgeführten sehr heißen Teilgasstrom zusammengeführt und gemischt werden soll. Mittels der Homogenisierungsvorrichtung 138 kann somit insbesondere verhindert werden, dass sich Hot Spots bilden, welche die Turbinenvorrichtung 118 lokal überhitzen und somit zu einer Beschädigung führen könnten.

Die Homogenisierungsvorrichtung 138 ist ferner vorzugsweise eine Nach- reaktionszone 140 und somit ebenfalls vorzugsweise ein Zusatzreaktor 124 zur Umsetzung von Verunreinigungen des Rohgasstroms.

Im Übrigen stimmt die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende

Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Eine in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform im

Wesentlichen dadurch, dass zwei Wärmeübertrager 130 vorgesehen sind, wobei ein Wärmeübertrager 130 entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ein Hochtemperaturwärmeübertrager 131 ist. Mittels dieses Hochtemperaturwärmeübertragers 131 kann insbesondere Wärme von dem der Turbinenvorrichtung 118 zuzuführenden Turbinengasstrom, welcher insbe- sondere den Brennergasstrom und ein dem Zusatzreaktor 124 zugeführtes Zusatzgas umfasst, auf das über die Oxidatorzuführung 108 der Brennkammer 106 zugeführte Brennergas übertragen werden.

Ein weiterer Wärmeübertrager 130 ist vorzugsweise ein Niedertemperatur- Wärmeübertrager 142.

Mittels dieses weiteren Wärmeübertragers 130 kann vorzugsweise Wärme von dem aus der Turbinenvorrichtung 118 abgeführten Turbinenabgas auf den in der Oxidatorzuführung 108 geführten Oxidator übertragen werden. Bezüglich der Hauptströmungsrichtung 122 ist der Niedertemperaturwärme- Übertrager 142 vorzugsweise stromaufwärts des Hochtemperaturwärmeüber- tragers 131 in der Oxidatorzuführung 108 angeordnet.

Mittels des Niedertemperaturwärmeübertragers 142 kann der in der Oxidator- zuführung 108 geführte Oxidatorgasstrom somit vorgewärmt und schließlich mittels des Hochtemperaturwärmeübertragers 131 noch stärker erhitzt werden.

Insbesondere die in Fig. 3 dargestellte Einbindung des Hochtemperaturwärme- Übertragers 131 in die Gesamtanlage ermöglicht vorzugsweise eine deutliche Erhöhung des Temperaturniveaus im Zusatzreaktor 124, wodurch eine effi- ziente Rohgasreinigung erzielt werden kann. Zugleich kann, wie bereits mit Hinblick auf Fig. 1 beschrieben, eine ausreichende Abkühlung des Turbinen- gasstroms erzielt werden, um die thermische Belastung der Turbinenvorrich- tung 118 zu minimieren.

Insbesondere können deutlich erhöhte Reaktionsraten der im Rohgasstrom enthaltenen Verunreinigungen einerseits und ein hoher elektrischer Wirkungs- grad der Gasturbinenvorrichtung 100 im Falle einer Kopplung mit einem Generator andererseits erzielt werden.

Im Übrigen stimmt die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende

Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Optional können bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform zudem auch der Niedertemperaturreaktor 132, der Bypass 136 und/oder die Nach- reaktionszone 140 der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 vorgesehen sein. Eine in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung 100 umfasst insbesondere eine Kombination von Komponenten der

Gasturbinenvorrichtung 100 gemäß den Fig. 2 und 3.

Insbesondere ist bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 ein mindestens zweistufiges Erhitzen des

Oxidatorgasstroms in der Oxidatorzuführung 108 mittels eines

Niedertemperaturwärmeübertragers 142 einerseits und mittels eines

Hochtemperaturwärmeübertragers 131 andererseits vorgesehen.

Zwischen dem Niedertemperaturwärmeübertrager 142 und dem Hoch- temperaturwärmeübertrager 131 ist ein optionaler Niedertemperaturreaktor 132 vorgesehen.

Zudem sind mittels zweier Bypässe 136 die über die beiden Wärmeübertrager 142, 131 auf den Oxidatorgasstrom übertragenen Wärmemengen steuerbar und/oder regelbar.

Wie auch bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform dient auch bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Gasturbinenvorrichtung 100 der Niedertemperaturwärmeübertrager 142 zur thermischen Kopplung der Oxi- datorzuführung 108 mit einer sich an die Turbinenvorrichtung 118

anschließenden Abgasabführung 143. Auch in der Abgasabführung 143 ist vorzugsweise ein Bypass 136 vorgesehen, um die dem Niedertemperatur- Wärmeübertrager 142 zuzuführende Abgasmenge steuern und/oder regeln zu können.

Entsprechend der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 ist bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ein stromaufwärts der Brennkammer 106 angeordneter weiterer

Niedertemperaturreaktor 132 vorgesehen. Dieser Niedertemperaturreaktor 132 ist bezüglich der Hauptströmungsrichtung 122 stromabwärts des vorstehend genannten Niedertemperaturreaktors 132 angeordnet, wobei insbesondere zwischen den beiden Niedertemperatur- reaktoren 132 der Hochtemperaturwärmeübertrager 131 angeordnet ist.

Die beiden Niedertemperaturreaktoren 132 arbeiten somit auf unterschied- lichen Temperaturniveaus.

An die Brennkammer 106 schließt sich zunächst der Hochtemperaturreaktor 134 an, welcher optional eine Homogenisierungsvorrichtung 138 bilden kann.

Das aus diesem Hochtemperaturreaktor 134 abgeführte Gas wird insbesondere mittels des Hochtemperaturwärmeübertragers 131 abgekühlt und schließlich optional einer Homogenisierungsvorrichtung 138, welche eine Nachreaktions- zone 140 umfassen kann, zugeführt.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Gasturbinenvorrichtung 100 kann alternativ oder ergänzend zu der Homogenisierungsvorrichtung 138 stromabwärts des Hochtemperaturwärmeübertragers 131 ferner eine Abschei- devorrichtung 144 und/oder eine thermische Kompensationsvorrichtung 146 vorgesehen sein.

Die Abscheidevorrichtung 144 ist insbesondere ein Zyklonabscheider.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Abscheidevorrichtung 144 einen Hochtemperaturgasfilter umfasst.

Bei sämtlichen bislang beschriebenen Gasturbinenvorrichtungen 100 kann insbesondere eine lokale Erhöhung des Temperaturniveaus erzielt werden, um die Umsetzraten der Verunreinigungen im zu reinigenden Rohgasstrom zu erhöhen, ohne eine höhere thermische Belastung der Turbinenvorrichtung 118 befürchten zu müssen. Die beschriebenen Wärmeübertrager 130 können insbesondere Rohrwärme- Übertrager oder Kühler mit Kühlrippen sein.

Vorzugsweise dient die Abscheidevorrichtung 144 der Abscheidung von Parti- keln aus dem Gasstrom, bevor dieser als Turbinengasstrom der Turbinenvor- richtung 118 zugeführt wird.

Die thermische Kompensationsvorrichtung 146 kann beispielsweise einen Wärmespeicherkörper oder eine Wärmespeicherfüllung umfassen. Beispiels- weise kann ein Körper oder eine Füllung aus Keramik und/oder Stahl vorge- sehen sein, um eine zeitliche Vergleichmäßigung des Temperaturniveaus des der Turbinenvorrichtung 118 zuzuführenden Turbinengasstroms zu erzielen.

Schließlich kann noch ein externes System 148 mittels eines weiteren Wärme- Übertragers 130 beispielsweise stromaufwärts der Turbinenvorrichtung 118 vorgesehen sein, um den der Turbinenvorrichtung 118 zuzuführenden

Turbinengasstrom weiter abzukühlen.

Das externe System 148 kann somit insbesondere die in der

Gasturbinenvorrichtung 100 erzeugte Wärme beispielsweise für andere

Prozesse nutzen.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der Gasturbinenvorrichtung 100 kann insbesondere in einem autothermen Betrieb genutzt werden, in welchem eine Wärmeentwicklung sich vorzugsweise ausschließlich durch Umsetzen von brennbaren Bestandteilen des Rohgasstromes ergibt. Die Zuführung von Brennstoff über die Brennstoffzuführung 110 zur Brennkammer 106 kann dabei vorzugsweise entfallen oder allenfalls zum Start des autothermen Betriebs genutzt werden. Über die Bypässe 136 kann vorzugsweise auch auf schwankende Konzentra- tionen von brennbaren Bestandteilen im Rohgasstrom reagiert werden, um letztlich die gesamte Gasturbinenvorrichtung 100 stabil betreiben zu können.

Beispielsweise mittels eines Glühzünders in der Brennkammer 106 kann gewährleistet werden, dass die brennbaren Bestandteile des Rohgasstroms auch tatsächlich verbrannt werden und folglich eine Temperaturerhöhung zumindest in der Brennkammer 106 erzielt wird.

In den Zusatzreaktoren 124, insbesondere in den Niedertemperaturreaktoren 132 sowie den Hochtemperaturreaktoren 134 ergibt sich vorzugsweise keine Flammenbildung sondern lediglich eine einfache thermische Umsetzung von Bestandteilen des jeweils zugeführten Gasstroms.

Nachfolgend werden verschiedene konkrete Ausgestaltungen einer Brenn- kammer 106, eines Zusatzrektors 124, insbesondere eines Hochtemperatur- reaktors 134, und eines Wärmeübertragers 130, insbesondere eine Hoch- temperaturwärmeübertragers 131, anhand der Fig. 5 bis 10 erläutert. Jede dieser konkreten Ausgestaltungen kann bei jeder der vorstehend beschrie- benen Gasturbinenvorrichtungen 100 zum Einsatz kommen.

Eine in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung 100 umfasst eine Brennkammer 106, einen Zusatzreaktor 124 und einen

Wärmeübertrager 130, welche gemeinsam in einem Gehäuse 150 der

Gasturbinenvorrichtung 100 angeordnet sind und insbesondere unmittelbar ohne Leitungen oder Strömungsführungen aneinander angrenzen.

Die Brennkammer 106 mündet insbesondere unmittelbar in den Zusatzreaktor 124. Der Wärmeübertrager 130 ist insbesondere durch eine die Brennkammer 106 umgebende Brennkammerwandung 152 sowie eine einen Reaktorraum 154 des Zusatzreaktors 124 umgebende Reaktorwandung 156 gebildet. Die Brennkammerwandung 152 und die Reaktorwandung 156 sind vorzugs- weise rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse 158, welche ins- besondere zugleich eine Mittelachse der Brennkammer 106 und des Zusatz- reaktors 124 bildet.

Außerhalb der Brennkammerwandung 152 und der Reaktorwandung 156 ist vorzugsweise ein Mantelraum 160 einer Mantelstromvorrichtung 162 gebildet.

Der Mantelraum 160 umgibt den Zusatzreaktor 124 und die Brennkammer 106 vorzugsweise im Wesentlichen mantelförmig, insbesondere kreiszylinder- mantelförmig.

Durch den Mantelraum 160 ist insbesondere ein Gasstrom hindurchführbar.

Der Gasstrom ist insbesondere ein über die Gaszuführung 112 zuzuführendes Gas, beispielsweise Oxidator und/oder Rohgas.

Die Gaszuführung 112 ist somit beispielsweise die Oxidatorzuführung 108 oder die Rohgaszuführung 114.

Die Brennkammerwandung 152 ist beispielsweise ein Flammrohr.

Die Reaktorwandung 156 stellt insbesondere eine Erweiterung oder Ver- längerung des Flammrohrs dar. Vorzugsweise sind in der Brennkammer- wandung 152 und/oder in der Reaktorwandung 156 Durchtrittsöffnungen 164 angeordnet.

Die Durchtrittsöffnungen 164 ermöglichen insbesondere ein Einströmen von im Mantelraum 160 geführtem Gas, insbesondere Oxidator oder Rohgas, in die Brennkammer 106 und/oder den Reaktorraum 154 des Zusatzreaktors 124. Vorzugsweise sind die Durchtrittsöffnungen 164 ringförmig angeordnet und insbesondere in einem Übergangsbereich zwischen der Brennkammer 106 und dem Zusatzreaktor 124 ausgebildet und/oder angeordnet.

Die Durchtrittsöffnungen 164 bilden insbesondere eine Zusatzgasführung 166 oder eine Sekundärgaszuführung 168.

Die Brennkammer 106 bildet vorzugsweise eine Hauptgasführung 170, über welche dem Zusatzreaktor 124 der Brennergasstrom zuführbar ist.

Über die Durchtrittsöffnungen 164, welche insbesondere die Zusatzgasführung 166 bilden, ist vorzugsweise Zusatzgas zu dem Brennergasstrom zumischbar.

Vorzugsweise werden ein Brennerkopf 172 der Brennkammer 106 ebenso wie die Zusatzgasführung 166 über den Mantelraum 160 mit Gas, insbesondere Oxidator oder Rohgas, versorgt.

An einem der Brennkammer 106 gegenüberliegenden Ende des Zusatzreaktors 124 ist vorzugsweise eine Gasabführung 174 angeordnet und/oder ausge- bildet. Die Gasabführung 174 dient insbesondere der Zuführung von durch den Zusatzreaktor 124 durchgeführtem Gas zu einer Turbinenvorrichtung 118. Die Gasabführung 174 bildet insbesondere eine Turbineneintrittszone 128 oder grenzt an eine solche an.

Eine in Fig. 6 dargestellte alternative Ausgestaltung einer Gasturbinen- vorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig. 5 dargestellten

Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Wärmeübertrager 130 nicht lediglich durch Umströmen des Reaktorraums 154 und/oder der

Brennkammer 106 im Mantelraum 160 gebildet ist. Vielmehr sind ein oder mehrere Wärmeübertragungselemente 176 vorgesehen, welche radial nach innen in den Reaktorraum 154 hineinragen oder den Reaktorraum 154 von einer nachfolgenden Homogenisierungsvorrichtung 138 abtrennen. Die Wärmeübertragungselemente 176 können insbesondere Rippen oder Bögen sein, welche von dem durch den Zusatzreaktor 124 hindurchgeführten Gasstrom umströmt werden und somit eine im Vergleich zur Mantelstromvor- richtung 162 gemäß Fig. 5 größere Wärmeübertragungsfläche bereitstellen.

Die Wärmeübertragungselemente 176 werden insbesondere mit Oxidator und/oder Rohgas durchströmt, wobei eine Strömungsrichtung in den Wärme- Übertragungselementen 176 vorzugsweise der Hauptströmungsrichtung 122 im Zusatzreaktor 124 entgegengerichtet ist.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform der Gasturbinenvorrichtung 100 sind somit vorzugsweise zahlreiche Komponenten der

Gasturbinenvorrichtung 100 beispielsweise in einem einzigen Gehäuse 150 zusammengefasst und unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet und/oder ausgebildet.

Mehrere Komponenten der Gasturbinenvorrichtung 100 bilden somit insbe- sondere lediglich unterschiedliche Abschnitte oder Zonen einer zumindest näherungsweise rohrförmigen Strömungsführung.

Insbesondere ist dabei eine Brennkammerzone 178 im Bereich der Brenn- kammer 106 vorgesehen, auf welche eine Zusatzreaktorzone 180 im Bereich des Zusatzreaktors 124 folgt. Darauf folgend ist eine durch die Wärmeüber- tragungselemente 176 gebildete Wärmeübertragungszone 182 vorgesehen, an welche sich schließlich eine durch die Homogenisierungsvorrichtung 138 gebil- dete Homogenisierungszone 184 anschließt.

Vorteilhaft kann es sein, wenn ferner eine Ventilvorrichtung 186 vorgesehen ist. Mittels der Ventilvorrichtung 186 kann insbesondere eine Durchströmung der Wärmeübertragungselemente 176 und/oder des Mantelraums 160 beeinflusst werden. Insbesondere kann mittels der Ventilvorrichtung 186 vorzugsweise variiert werden, welche Menge des durch die Gaszuführung 112 der Brenn- kammer 106 und/oder der Zusatzgasführung 166 zugeführten Gasstroms in der Wärmeübertragungszone 182 durch die Wärmeübertragungselemente 176 hindurchgeführt und somit stark erhitzt oder aber an den Wärmeüber- tragungselementen 176 vorbeigeführt wird. Hierdurch kann insbesondere die Temperatur des der Brennkammer 106 und/oder der Zusatzgasführung 166 zugeführten Gasstroms gezielt beeinflusst werden.

Ferner kann hierdurch auch eine Temperaturabsenkung des aus dem Zusatz- reaktor 124 ausströmenden Gasstroms gezielt beeinflusst werden, um letztlich die Temperatur des der Turbinenvorrichtung 118 zuzuführenden Turbinen- gasstroms steuern und/oder regeln zu können.

Im Übrigen stimmt die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende

Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Eine in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform lediglich dadurch, dass der Mantelraum 160 der Mantelstromvorrichtung 162 mittels eines Trennelements 188 teilweise oder über eine gesamte Länge des

Zusatzreaktors 124 und/oder des Wärmeübertragers 130 hinweg in eine radial innen liegende Zusatzgasführung 166 und eine radial außen liegende

Oxidatorzuführung 108 unterteilt ist.

Mittels der Wärmeübertragungselemente 176 ist somit lediglich das über die Zusatzgasführung 166 dem Zusatzreaktor 124 zuzuführende Zusatzgas stark erhitzbar, während das über die Oxidatorzuführung 108 der Brennkammer 106 zuzuführende Gas an den Wärmeübertragungselementen 176 vorbeigeführt wird und allenfalls geringfügig erwärmt wird.

Hierdurch kann insbesondere eine zu starke thermische Belastung der Brenn- kammer 106, beispielsweise des Brennerkopfs 172, vermieden werden.

Im Übrigen stimmt die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

In Fig. 8 ist ein grundsätzlich anderes Design einer Gasturbinenvorrichtung 100 dargestellt.

Die Gasturbinenvorrichtung 100 umfasst hierbei eine Brennkammer 106, welche längs einer Symmetrieachse 158 eines Gehäuses 150 ausgerichtet ist und in einen sich ebenfalls längs der Symmetrieachse 158 erstreckenden ersten Reaktorraumabschnitt 190 eines Reaktorraums 154 eines Zusatz- reaktors 124 mündet.

Der erste Reaktorraumabschnitt 190 ist insbesondere im Wesentlichen kreis- zylinderförmig ausgebildet.

In einem Übergangsbereich zwischen der Brennkammer 106 und dem ersten Reaktorraumabschnitt 190 ist vorzugsweise eine Zusatzgasführung 166 ange- ordnet, welche insbesondere durch Durchtrittsöffnungen 164 in einem End- bereich der Brennkammerwandung 152 der Brennkammer 106 gebildet ist.

Über die Zusatzgasführung 166 kann dem aus der Brennkammer 106 abge- führten Brennergasstrom insbesondere Zusatzgas, beispielsweise Oxidator oder Rohgas zugeführt werden, welches dann im ersten Reaktorraumabschnitt 190 mit dem Brennergasstrom vermischt wird. Der erste Reaktorraumabschnitt 190 weist einen sich erweiternden Abschnitt 192 auf, welcher insbesondere an einem der Brennkammer 106 gegenüber- liegenden Ende des ersten Reaktorraumabschnitts 190 angeordnet ist.

Der sich erweiternde Abschnitt 192 mündet insbesondere in eine Strömungs- umlenkung 194.

Der erste Reaktorraumabschnitt 190 ist von einem zweiten Reaktorraum- abschnitt 196 mantelförmig umgeben und mittels der Strömungsumlenkung 194 mit dem zweiten Reaktorraumabschnitt 196 fluidwirksam verbunden.

Der durch den ersten Reaktorra umabschnitt 190 hindurchgeführte Gasstrom wird somit an der Strömungsumlenkung 194 umgelenkt und über den zweiten Reaktorraumabschnitt 196 entgegen der Strömungsrichtung im ersten

Reaktorraumabschnitt 190 zurück in Richtung der Brennkammer 106 geführt.

An einem der Brennkammer 106 zugewandten Endbereich des zweiten Reaktorraumabschnitts 196 ist vorzugsweise eine Gasabführung 174 vor- gesehen, mittels welcher das die beiden Reaktorraumabschnitte 190, 196 durchströmende Gas abführbar ist.

Der zweite Reaktorraumabschnitt 196 und somit der gesamte Reaktorraum 154 ist von einem Mantelraum 160 mantelförmig umgeben.

Der Mantelraum 160 ist insbesondere Bestandteil einer Mantelstromvor- richtung 162, welche entsprechend den vorstehenden Ausführungsformen insbesondere eine Gaszuführung 112 bildet oder Teil hiervon ist.

Somit ist bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 der zweite Reaktorraumabschnitt 196 mit einem Gas, beispielsweise Oxidator oder Rohgas, umströmbar. Das Gas strömt dabei insbesondere von einem der Strömungsumlenkung 194 zugewandten Endbereich des Mantelraums 160 bis zu einem der Brenn- kammer 106 zugewandten Endbereich des Mantelraums 160 und wird dann durch die Durchtrittsöffnungen 164 in der Brennkammerwandung 152 hin- durch dem ersten Reaktorraumabschnitt 190 des Reaktorraums 154 zugeführt.

Der Gasstrom kann somit insbesondere mittels des durch den Reaktorraum 154 hindurchgeführten Gasstroms erwärmt werden.

Somit ist in der Gasabführung 174 eine reduzierte Temperatur erhältlich, während insbesondere im ersten Reaktorraumabschnitt 190 mit Hinblick auf eine optimierte Umsetzung von Verunreinigungen eines Rohgasstroms eine erhöhte Temperatur erzielbar ist.

Im Übrigen stimmt die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion wahlweise mit jeder einzelnen der vorstehend beschriebenen Gasturbinenvorrichtungen 100 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug

genommen wird.

Eine in den Fig. 9 und 10 dargestellte alternative Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass ein Brennkammeraustritt 198 nicht längs der Symmetrieachse 158, sondern schräg oder windschief hierzu in den ersten Reaktorraumabschnitt 190 hineingerichtet ist.

Wie insbesondere Fig. 10 zu entnehmen ist, führt dies zur Ausbildung einer Drallströmung innerhalb des ersten Reaktorraumabschnitts 190, welche sich auch im zweiten Reaktorraumabschnitt 196 weiter als Drallströmung aus- breitet. Hierdurch kann insbesondere eine höhere Verweildauer innerhalb des

Reaktorraums 154 erzielt werden.

Zudem kann bei der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsform der Gasturbinenvorrichtung 100 eine Abscheidevorrichtung 144 vorgesehen sein.

Die Abscheidevorrichtung 144 kann beispielsweise als Zyklon an einem der Strömungsumlenkung 194 abgewandten Ende des zweiten Reaktorabschnitts 196 ausgebildet sein und der Abscheidung von Partikeln aus dem durch den Reaktorraum 154 hindurchgeführten Gasstrom dienen.

Über die Gasabführung 174 ist somit ein vorzugsweise weitestgehend von Partikeln befreiter Gasstrom aus dem Reaktorraum 154 des Zusatzreaktors 124 abführbar.

Im Übrigen stimmt die in den Fig. 9 und 10 dargestellte Ausführungsform der Gasturbinenvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Eine in Fig. 11 dargestellte weitere alternative Ausführungsform einer

Gasturbinenvorrichtung 100 entspricht weitestgehend der in Fig. 1

dargestellten Ausführungsform, umfasst jedoch alternativ zu einer als

Wärmeübertrager 130 ausgebildeten Kühlvorrichtung 129 eine als

Zusatzmediumzuführung 133 ausgebildete Kühlvorrichtung 129. Ein

Zusatzreaktor ist bei dieser Ausführungsform nicht vorgesehen, kann jedoch optional an unterschiedlichen Positionen ergänzt werden.

Mittels der Zusatzmediumzuführung 133 ist insbesondere eine Flüssigkeit, beispielswiese Wasser, oder ein Gas, beispielsweise Frischluft oder Druckluft, zu dem Brennergasstrom und/oder dem Turbinengasstrom zuführbar, um diesen zu kühlen. Das Zusatzmedium ist somit insbesondere ein Kühlmedium. Insbesondere werden der Brennergasstrom und/oder der Turbinengasstrom mittels des zugeführten Zusatzmediums vorzugsweise um mindestens ungefähr 100 K, beispielsweise mindestens ungefähr 150 K, vorzugsweise mindestens ungefähr 200 K, abgekühlt, bevor der Brennergasstrom und/oder der Turbinengasstrom zu der Turbinenvorrichtung 118 weitergeleitet werden.

Im Übrigen stimmt die in Fig. 11 dargestellte Ausführungsform der

Gasturbinenvorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Dadurch, dass bei sämtlichen der beschriebenen Gasturbinenvorrichtungen 100 eine bestimmte Kombination aus Brennkammer 106, Turbinenvorrichtung 118 und Kühlvorrichtung 129 vorgesehen ist, ergibt sich vorzugsweise eine optimierte Betriebsweise der Gasturbinenvorrichtung 100, insbesondere dann, wenn diese zur Reinigung eines Rohgasstroms genutzt wird.

Im Gegensatz zur Auslegung von herkömmlichen Brennkammern 106, bei welcher insbesondere die Minimierung der thermischen Belastung von

Wandkomponenten ein Ziel ist, kann es bei der beschriebenen Gasturbinen- vorrichtung 100 vorteilhaft sein, wenn ein Wärmeübertrag auf die Wand- komponenten erhöht wird.

Wie insbesondere den Fig. 5 bis 9 zu entnehmen ist, sind vorzugsweise heißere Bereiche, welche insbesondere Wärmeabgabebereiche 200 bilden, mittels eines Trennwandelements 202 von den kälteren Bereichen, welche insbesondere Wärmeaufnahmebereiche 204 bilden, getrennt,

Zur Optimierung des Wärmeübertrags von dem jeweiligen Wärmeabgabe- bereich 200 auf den jeweiligen Wärmeaufnahmebereich 204 ist das jeweils dazwischen angeordnete Trennwandelement 202 vorzugsweise mit einer optionalen Wärmeübertragerstruktur 206 versehen oder umfasst oder bildet eine solche.

Die Wärmeübertragerstruktur 206 dient beispielswiese dazu, eine Turbulenz auf einer oder auf beiden Seiten des Trennwandelements 202 zu erhöhen.

Ferner kann die Wärmeübertragerstruktur 206 vorzugsweise dazu dienen, eine Anströmung des Trennwandelements 202 auf einer oder auf beiden Seiten des Trennwandelements 202 zu optimieren. Letztlich kann hierdurch vorzugsweise eine höhere Wärmeübertragungseffizienz erzielt werden, insbesondere um Fluid im Wärmeabgabebereich 200 effizienter abzukühlen und/oder um Fluid im Wärmeaufnahmebereich 204 effizienter zu erhitzen.

Hierdurch kann vorzugsweise die Gesamteffizienz der Gasturbinenvorrichtung 100 optimiert werden, insbesondere um eine zuverlässige und effiziente Rohgasreinigung zu ermöglichen.