DE102004005476A1

DE102004005476A1 - Verfahren zum Betrieb einer Gasturbogruppe

Info

Publication number: DE102004005476A1
Application number: DE102004005476A
Authority: DE
Inventors: Jaan Dr. Hellat; Stefan Tschirren; Rolf Dr. Dittmann
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2004-12-09
Also published as: US7069727B2; US20040216462A1; DE102004005477A1

Abstract

Eine Gasturbogruppe weist eine Brennkammer auf, welche eine katalytische Brennerstufe (2), eine stromauf der katalytischen Brennerstufe angeordnete Vorbrennerstufe (1) sowie eine stromab der katalytischen Brennerstufe angeordnete nichtkatalytische Stufe (11, 5, 6) umfasst. Die Vorbrennerstufe dient dazu, beim Eintritt in die katalytische Stufe stets eine Temperatur (T¶1¶) aufrechzuerhalten, welche wenigstens einer zum Betrieb der katalytische Brennerstufe erforderlichen Mindesttemperatur (T¶MIN¶) entspricht. Gemäß der Erfindung wird die Gasturbogruppe so betrieben, dass die stromab der katalytischen Brennkammer angeordnete Brennerstufe erst dann in Betrieb genommen wird, wenn die Temperatur (T¶2¶) am Austritt aus der katalytischen Stufe bei maximalem Verbrennungsluftmassenstrom einen oberen Grenzwert erreicht hat.

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Gasturbogruppe gemäss dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Die katalytische Umsetzung von Brennstoffen stellt eine Möglichkeit zur schadstoffarmen Wärmeerzeugung dar. Beim Einsatz in Gasturbogruppen ist aber die insbesondere aus Lebensdauergründen erforderliche Begrenzung der erreichbaren Temperaturen nachteilig. Das Erreichen der heute im Interesse guter Wirkungsgrade und hoher Einheitenleistungen angestrebten Turbineneintrittstemperaturen ist mit katalytischen Brennkammern alleine nicht möglich: Während die Brennkammern moderner Gasturbinen beispielsweise Heissgastemperaturen um 1450°C erzeugen, kann eine katalytische Brennkammer nur bis zu Temperaturen von rund 1000°C betrieben werden. EP 694 740 gibt an, eine selbstzündende Brennkammer des auch aus EP 669 500 bekannten Typs stromab einer katalytischen Stufe anzuordnen. Die maximale Austrittstemperatur des Katalysators von rund 1000°C – es werden in der EP 694 740 800°C bis 1100°C spezifiziert – passt bestens zu der für die stabile und sichere Funktion einer selbstzündenden Brennkammer notwendigen Mindesttemperatur, die je nach Brennstoff beispielsweise bei 900–950°C liegt. Derartige selbstzündende Brennkammern weisen aufgrund der vergleichsweise geringen thermischen Belastung – der zu bewältigende Temperaturunterschied liegt im Allgemeinen bei weniger als 600°C – des Betriebes bei einer guten Vormischung von Brennstoff und Verbrennungsgas, sowie einer sehr brennstoffarmen Verbrennung, was wiederum aufgrund der hohen Anströmtemperatur unproblematisch ist, einen sehr geringen Stickoxidausstoss und einen guten Ausbrand auf. EP 694 740 gibt an, einen Drallerzeuger eines aus EP 321 809 bekannten Vormischbrenners zur Aufbereitung der Brennstoff- Luft-Mischung für den Katalyten einzusetzen, betont jedoch, dass dort keine Flammenstabilisierung stattfinden dürfe.

Aus der EP 767 345 ist eine Gasturbogruppe mit einem mehrstufigen Brennersystem bekannt, das aus einer katalytischen ersten Brennerstufe, einer nichtkatalytischen zweiten Brennerstufe sowie einem zwischengeschalteten Anfahrbrenner besteht. Für die katalytische Brennerstufe ist eine separate Aufbereitung des Brennstoff/Luftgemisches vorgesehen, um eine Optimierung dieses Gemisches durchführen zu können. Die Vorwärmung des der katalytischen Brennerstufe zugeführten Gemisches wird durch einen Wärmereaktor mit einer nicht näher spezifizierten Wärmequelle realisiert. Die katalytische Brennerstufe arbeitet bei Austrittstemperaturen von ca. 950°C, so dass in der zweiten Brennerstufe selbstzündende Brenner eingesetzt werden können, wie sie aus EP 694 740 oder EP 669 500 bekannt sind. Mit diesem in der Druckschrift vorgeschlagenen Brennersystem soll vermieden werden, dass die katalytische Brennerstufe mit Heißgasen oder Abgasen aus einer vorgeschalteten Verbrennung beaufschlagt wird. Beim Anfahren einer Gasturbogruppe wird diese zunächst mit dem Anfahrbrenner zunächst auf rund 20% relative Leistung hochgefahren bevor die katalytische Brennerstufe in Betrieb genommen wird. Zur Anschließend wird die zweite Brennerstufe zugeschaltet, die stromab des Anfahrbrenners wirkt. Die in dieser Druckschrift eingesetzte Aufbereitung des Brennstoff-Luft-Gemisches für die katalytische Brennerstufe ist jedoch sehr aufwendig und kostspielig. Die Aufbereitungsstufe soll zudem bei Vollast abgeschaltet sein, so dass nicht ausreichend auf schnelle Laständerungen reagiert werden kann. Der Anfahrbrenner ist ebenfalls nur bis rund 20% relativer Leistung der Gasturbogruppe in Betrieb. Auch hier ist die Leistungsabsenkung von hoher Last auf unter 20% relative Leistung kritisch, da ein spontanes und schnelles Zuschalten des Anfahrbrenners notwendig ist. Gerade bei hoch transienten Betriebszuständen wie einem Lastabwurf, englisch load rejection, wobei die Leistung durch Öffnen des Generator- oder Netzschalters einer stationären zur Stromerzeugung eingesetzten Gasturbogruppe sprunghaft auf Null oder nahe Null reduziert wird, oder beim Schutzentlasten, englisch protective load schedding, bei dem die Leistung mit einem sehr hohen Gradienten von beispielsweise rund 50%/Minute verringert wird, kann ein rechtzeitiges Auffangen der thermischen Leistung bei einem ab Stillstand zu betreibenden Vorbrenner nicht zuverlässig gewährleistet werden. Daneben verursacht ein intermitterender Betrieb der katalytischen Stufe unerwünschte bis schädliche Thermoschocks für das häufig keramische Trägermaterial des Katalyten.

Niedrigste Emissionswerte werden erzielt, wenn ein möglichst geringer Teil des thermischen Leistungsumsatzes durch eine nichtkatalytische Verbrennung erfolgt.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll ein Betriebskonzept für eine Gasturbogruppe mit einer Brennkammer mit einer katalytischen Stufe derart angegeben werden, dass das günstige Emissionsverhalten der katalytischen Stufe über einen möglichst breiten Leistungsbereich zum Tragen kommt.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen entnehmen.

Kern der Erfindung ist also, bei einer Gasturbogruppe, welche eine katalytische Stufe und eine nachgeordnete nichtkatalytische Stufe aufweist, den Verbrennungsluftmassenstrom so zu variieren, dass bei einem veränderlichen Brennstoffmassenstrom die Temperatur am Austritt aus der katalytischen Stufe möglichst konstant bleibt, und erst dann weiteren Brennstoff stromab der katalytischen Stufe gelegenen Brennerstufen und/oder Brennkammern zuzuleiten, wenn der Verbrennungsluftmassenstrom maximal ist.

Die Veränderung des Verbrennungsluftmassenstroms erfolgt in einer Ausführungsform der Erfindung durch die Verstellung einer verstellbaren Verdichterleitreihe, insbesondere einer verstellbaren Vorleitreihe des Verdichters. Es ist bekannt, beispielsweise eine verstellbare Vorleitreihe eines Verdichters zwischen einer am weitesten geschlossenen Position mit einem kleinsten Massenstrom und einer vollständig geöffneten Position mit einem maximalen Massenstrom zu verstellen, wobei der Verdichtermassenstrom sehr gut mit dem Verbrennungsluftmassenstrom korreliert.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Verbrennungsluftmassenstrom erhöht, indem die Ansaugluft stromauf des Verdichters gekühlt wird, und umgekehrt vermindert, indem die zur Kühlung aufgebrachte Kühlungsleistung verringert wird.

Beide Methoden können selbstverständlich kombiniert und bevorzugt kaskadiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei einem steigenden Brennstoffmassenstrom zur Begrenzung der Temperatur am Verdichteraustritt zunächst die Vorleitreihe geöffnet. Wenn diese vollständig geöffnet ist, wird bei steigendem Brennstoffmassenstrom die Kühlungsleistung für die Ansaugluft stromauf des Verdichters so erhöht, dass die Temperatur am Austritt aus der katalytischen Stufe konstant bleibt, obwohl der Brennstoffmassenstrom zur katalytischen Stufe steigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Vorleitreihe in der am weitesten geschlossenen Position gehalten, solange die Temperatur am Katalysatoraustritt den Sollwert oder oberen Grenzwert nicht erreicht hat; zur Leistungssteigerung wird dann nur der Gesamtbrennstoffmassenstrom erhöht und den stromab der katalytischen Brennerstufe angeordneten Brennkammern oder Brennerstufen wird kein Brennstoff zugeführt.

Vollkommen analog sind bevorzugt alle anderen Massnahmen zur Erhöhung des Verbrennungsluftmassenstroms, insbesondere zur Kühlung der Verdichteransaugluft, solange deaktiviert, bis am Austritt der katalytischen Verbrennungsstufe ein Temperatursollwert erreicht ist, der mit Vorteil im Wesentlichen der maximalen dauerhaft zulässigen Temperatur des Katalysatormaterials entspricht.

Wenn bei steigendem Brennstoffmassenstrom dieser Temperatursollwert erreicht ist, werden die Massnahmen zur Erhöhung des Verbrennungsluftmassenstroms aktiviert. Selbstverständlich verhält es sich so, dass bei gleichbleibendem Brennstoffmassenstrom und erhöhtem Verbrennungsluftmassenstrom die Temperatur am Austritt aus der katalytischen Stufe sinkt. Die Erhöhung des Verbrennungsluftmassenstroms wird, wie beschrieben, bevorzugt bewirkt, indem eine verstellbare Leitreihe des Verdichters entsprechend verstellt wird, insbesondere indem eine verstellbare Vorleitreihe geöffnet wird, und/oder indem bei Massnahmen zu Kühlung der Ansaugluft die massenstromspezifische Kühlungsleistung erhöht wird. Umgekehrt steigt die Temperatur am Austritt aus der katalytischen Stufe, wenn der Verbrennungsluftmassenstrom sinkt. Die Verminderung des Verbrennungsluftmassenstroms wird, wie beschrieben, bevorzugt bewirkt, indem eine verstellbare Leitreihe des Verdichters entsprechend verstellt wird, insbesondere indem eine verstellbare Vorleitreihe ein Stück geschlossen wird, und/oder indem bei Massnahmen zu Kühlung der Ansaugluft die massenstromspezifische Kühlungsleistung vermindert wird. Auf diese Weise kann die Temperatur am Katalysatoraustritt auf den Sollwert eingeregelt werden. Wenn nunmehr der Verbrennungsluftmassenstrom maximiert ist, zur Erbringung einer Soll-Nutzleistung der Gasturbogruppe aber eine weitere Erhöhung des Gesamtbrennstoffmassenstroms notwendig ist, so wird der der katalytischen Stufe zugemessene Brennstoffmassenstrom so eingestellt, dass die Temperatur am Katalysatoraustritt auf dem Sollwert verbleibt, und ein zweiter Brennstoffteilmassenstrom wird zu stromab der katalytischen Stufe angeordneten Brennern oder Brennstufen, beispielsweise einer nachgeordneten nichtkatalytischen Stufe, geleitet und dort umgesetzt. Die Verteilung des gesamten Brennstoffmassenstroms erfolgt erfindungsgemäss derart, dass immer ein möglichst grosser Anteil in der katalytischen Stufe umgesetzt wird, im Allgemeinen, indem die Temperatur am Katalysatoraustritt im Wesentlichen immer am oberen dauerhaft zulässigen Grenzwert gehalten wird. Die Erfindung beruht darauf, erst dann, wenn es bei einer Leistungssteigerung anders nicht mehr möglich ist, Brennstoff einer stromab der katalytischen Stufe angeordneten nichtkatalytischen Stufe zuzuführen.

Die erfindungsgemässe Gasturbogruppe gewährleistet weiterhin insbesondere dann einen besonders schadstoffarmen Betrieb, wenn eine der katalytischen Stufe nachgeordnete nichtkatalytische Stufe nach dem Prinzip einer selbstzündenden Brennkammer arbeitet, weil dann ein sehr mageres vorgemischtes Brennstoff-Luft-Gemisch umgesetzt werden kann. Eine derartige Brennkammer ist aus EP 674 740 bekannt. Die katalytische Brennerstufe sowie die dieser Brennerstufe zugeführte Brennstoffmenge werden beispielsweise auf eine Austrittstemperatur von ca. 900°C bis 950°C oder darüber ausgelegt, wobei selbstverständlich die dauerhaft zulässige Temperatur des Katalysatormaterials zu beachten ist, welche letztlich den limitierenden Faktor darstellt.

Die erfindungsgemässe Betriebsweise einer Gasturbogruppe mit einer beispielsweise aus EP 674 740 bekannten Brennkammer ermöglicht einen schadstoffarmen Teillastbetrieb, weil ein möglichst grosser Leistungsbereich der Gasturbogruppe von der katalytischen Brennerstufe aufgebracht wird. Als tendenziell nachteilig bei einer derartigen Betriebsweise kann es sich erweisen, dass die Abgastemperatur der Gasturbogruppe im Teillastbereich über einen weiten Leistungsbereich sehr niedrig ist. Im Kombibetrieb, mit einem nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger, dessen Dampf auf eine Dampfturbogruppe geleitet wird, werden daher erst bei hoher Last Frischdampfdaten erzeugt, welche einen problemlosen uneingeschränkten Betrieb des Wasser-Dampf-Kreislaufs ermöglichen. Zur Abwärmenutzung ist daher bei der erfindungsgemässen Betriebsweise der Gasturbogruppe die Nutzung einer geschlossenen Gasturbine im Niedertemperaturkreislauf möglich, wie sie in der WO 03/076781 vorgeschlagen worden ist. Der diesbezügliche Offenbarungsgehalt der WO 03/076781 stellt einen integrierenden Bestandteil der vorliegenden Schrift dar.

Bei einem Lastabwurf wird in einer bevorzugten und vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zunächst die zweite nichtkatalytische Brennerstufe unmittelbar abgeschaltet, so dass die Verdichteraustrittstemperatur auf Leerlaufniveau sinkt. Die Verdichtervorleitreihe bleibt für einige Sekunden offen stehen. Gleichzeitig oder unmittelbar nach dem Abschalten der zweiten Brennerstufe wird der dem Vorbrenner zugeführte Brennstoffmassenstrom stark erhöht, und bevorzugt wird die Vorbrennerstufe mit einem vorbestimmten, hohen Brennstoftmassenstrom betrieben, um das Verlöschen des Katalyten der katalytischen Brennerstufe zu verhindern; danach kann die Brennstoffmenge der Vorbrennerstufe auf die Brennstoffmenge eingestellt werden die im Leerlauf der Gasturbogruppe notwendig ist. Die der katalytischen Brennerstufe zugeführte Brennstoffmenge wird dabei so geregelt, dass die Rotordrehzahl der Gasturbine auf die Nenndrehzahl abgefangen wird. Bei einer anschließenden Lastzunahme wird dann die zweite Brennerstufe zur Regelung der Last wieder in Betrieb genommen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
1 ein Beispiel für eine erfindungsgemäss betreibbare Gasturbogruppe;
2 einen beispielhaften Verlauf der den unterschiedlichen Brennerstufen zugeführten Brennstoffmengen in Abhängigkeit von der relativen Leistung der Gasturbogruppe; und
3 einen beispielhaften Verlauf verschiedener Maschinenparameter bei einem Lastabwurf.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In 1 ist eine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Gasturbogruppe dargestellt. Eine Turbine 4 und ein Verdichter 12 sind auf einer gemeinsamen Welle 15 angeordnet. Auf dem gleichen Wellenstrang ist weiterhin ein Generator 13 angeordnet. Der Verdichter 12 saugt Luft 21 aus der Umgebung an und verdichtet diese. Der Verdichter 12 weist weiterhin eine verstellbare Vorleitreihe 121 auf. Deren Position bestimmt im Wesentlichen den Ansaugvolumenstrom und damit bei vorgegebener Umgebungstemperatur und vorgegebenem Umgebungsdruck den Luftmassenstrom der Gasturbogruppe. Verdichtete Luft 22 wird zu einer unten noch im Detail erläuterten Brennkammer geführt. Wie ersichtlich ist, wird die verdichtete Luft vorgängig der Einleitung in die Brennkammer im Gegenstrom zu dem Heissgas innerhalb der Brennkammer an deren Aussenwänden vorbeigeführt. Dabei wird die Brennkammerstruktur konvektiv gekühlt und die im Nachgang der Verbrennung zugeführte Luft wird vorgewärmt. In der Brennkammer wird, wie unten ausgeführt, wenigstens ein Brennstoffmassenstrom in der verdichteten Luft verbrannt. Heisses gespanntes Rauchgas 24 strömt aus der Brennkammer ab und tritt mit der Turbineneintrittstemperatur T₃ in die Turbine 4 ein, wo der Rauchgasmassenstrom unter Abgabe einer Leistung entspannt wird. Das aus der Turbine abströmende Abgas 25 weist noch eine hohe Turbinenaustrittstemperatur T₄ von beispielsweise 500°C und darüber auf. Dieses Abwärmepotenzial wird bevorzugt auf an sich bekannte Weise genutzt, beispielsweise zur Dampferzeugung in einem Abhitzedampferzeuger. Die bei der Entspannung des Rauchgases erzeugte Leistung wird zum Antrieb des Verdichters 12 und des Generators 13 verwendet. Der Generator erzeugt eine Nutzleistung P_ACT. Ein entsprechendes Messsignal wird zu einem Regler 31 geführt, und dort mit der Soll-Leistung P_SET verglichen. Ausgehend von der Regelabweichung der Leistung, P_SET-P_ACT, wird eine Gesamtbrennstoffmengen-Stellgrösse Y_FUEL gebildet. Ein Weiterer Regler 35 erfasst verschiedene Temperaturmesswerte. Die dort erfassten Temperaturen werden auf Sollwerte eingeregelt oder auf Maximalwerte begrenzt, indem über eine Stellgrösse Y_VIGV die Position der verstellbaren Vorleitreihe 121 gesteuert wird. Die Brennkammer umfasst einen Vorbrenner 1, welcher bevorzugt, aus Gründen der Stabilität des Betriebs, als Diffusionsbrenner ausgeführt ist. Ein Teil des Verbrennungsluftstroms wird über den Vorbrenner geführt. Es schliesst sich eine Mischsektion 14 an, welche vorliegend als Drallerzeuger in der Art des Drallerzeugers des aus EP 321 809 bekannten Brenners ausgeführt ist. Dabei besteht die Mischsektion aus wenigstens zwei Umfangssegmenten eines zylinderartigen und/oder kegelstumpfartigen Hohlkörpers, die mit ihren Längsachsen im wesentlichen parallel zur Durchströmungsrichtung der Brennkammer angeordnet sind, wobei die Längsachsen der einzelnen Umfangssegmente quer zur Durchströmungsrichtung gegeneinander versetzt sind, wodurch tangential-radial orientierte Einströmöffnungen gebildet werden. Ein Brenner der Vorbrennerstufe steht mit einer stromaufwärtigen Stirnseite der Mischvorrichtung in Fluidverbindung, die katalytische Brennerstufe steht mit einer stromabwärtigen Stirnseite in Fluidverbindung, und die Einströmöffnungen stehen mit einem Zuströmbereich der Brennkammer in Fluidverbindung, derart, dass im Betrieb der Gasturbogruppe die Mischvorrichtung im Wesentlichen axial mit einem ersten, von der Vorbrennerstufe kommenden Gasmassenstrom durchströmt wird, und ein Brennluftmassenstrom mit einer tangentialen Strömungskomponente in die Mischvorrichtung einströmt. Auf diese Weise wird der erste, über den Vorbrenner 1 geführte Luftstrom 26 mit der verdrallten weiteren Verbrennungsluft vermischt. Stromab der Mischstrecke schliesst sich eine katalytische Brennerstufe 2 an. An die katalytische Stufe schliesst sich eine als selbstzündende Brennkammer der aus EP 669 500 bekannten Art ausgeführte nichtkatalytische zweite Brennerstufe an. Aus der katalytischen Stufe abströmendes Fluid strömt mit hoher Geschwindigkeit in einen Strömungskanal ein, in dem Wirbelerzeuger 11, insbesondere der aus CH 688868 bekannten Art, und eine Brennstofflanze 5 angeordnet sind. Der Kanal mündet mit einer sprunghaften Querschnittserweiterung in einem Brennraum 6, aus dem das Fluid 24 schliesslich zur Turbine 4 abströmt. Zur Funktion der katalytischen Brennkammer muss die Temperatur T₁ an deren Eintritt einen bestimmten Mindestwert von beispielsweise 450°C erreichen. Im Betrieb einer modernen Gasturbine liegt eine solche Temperatur im Lastbetrieb häufig ohnehin am Verdichteraustritt vor, wenn der Verdichter ohne Kühlung arbeitet. Die Umströmung der Brennkammer tut ein Übriges zur Erwärmung der Verbrennungsluft vor dem Einströmen in die Brennkammer. Für einen zuverlässigen Betrieb muss aber die Einhaltung der Mindesttemperatur stromauf des Katalysators unter allen Umständen gewährleistet werden. Ein Teilstrom ṁ_P des gesamten Brennstoffmassenstroms ṁ_FUEL wird daher über ein Stellorgan 16 dem Vorbrenner 1 zugemessen. Das Stellorgan 16 wird in Abhängigkeit von einer Steuergrösse Y_P eingestellt. Die Temperatur T₁ am Eintritt in die katalytische Stufe wird bestimmt und zu einem Regler 32 geführt. Der Regler 32 vergleicht den Temperatur-Istwert T₁ mit dem Mindestwert T_MIN und bildet daraus die Stellgrösse Y_P. Es wird daher sichergestellt, dass stets eine mindest notwendige Eintrittstemperatur am Eintritt der katalytischen Brennkammer vorliegt. Die Regelung des Brennstoffmassenstroms zum Vorbrenners erfolgt bevorzugt so, dass auch bei einer Eintrittstemperatur der Verbrennungsluft, welche an sich schon den notwendigen Mindestwert überschreitet, immer eine Mindestbrennstoffmenge zugeführt wird, derart, dass der Vorbrenner 1 während des gesamten Betriebes der Gasturbogruppe im Betrieb ist, auch, wenn dies an sich nicht zwingend notwendig ist. Eine solche Betriebsweise erhöht zwar die Stickoxidemissionen der Gasturbogruppe. Dieser Nachteil wird aber durch betriebstechnische Vorteile wieder ausgeglichen. Wenn die Gasturbogruppe beispielsweise bei Volllast betrieben wird, ist der Betrieb des Vorbrenners 1 typischerweise nicht notwendig. Bei einem schnellen Entlasten oder gar einem Lastabwurf fällt die Temperatur der zuströmenden Verbrennungsluft 23 sehr schnell unter den Mindestwert, und der Betrieb des Vorbrenners 1 wird wieder absolut notwendig. Hierbei ist es von Vorteil, wenn nur dessen thermische Leistung erhöht werden muss, anstatt die Flamme des Vorbrenners in einem ohnehin transienten Betriebszustand erst wieder zünden zu müssen. Das von dem Vorbrenner 1 erzeugte Heissgas 26 wird in der Mischsektion 14 mit der weiteren Verbrennungsluft vermischt. Ein weiterer Teil ṁ_C des Brennstoffmassenstroms wird der derart erhitzten Verbrennungsluft stromauf der katalytischen Brennkammer 2 zugemischt. Diese Zumischung muss einerseits so erfolgen, dass beim Eintritt in den Katalysator ein möglichst homogenes Brennstoff-Luft-Gemisch vorliegt, und andererseits derart, dass es zu keiner Zündung und Flammenstabilisierung des Brennstoffs in dem heissen Gas kommt. Selbstverständlich kann in dem Katalysator nicht beliebig viel Brennstoff umgesetzt werden, da dessen maximal zulässige Temperatur begrenzt ist. Zur Zumessung der Brennstoffmenge ṁ_C zum Katalysator dient ein Stellorgan 17, welches mit der Stellgrösse Y_C vom Regler 33 aus angesteuert wird. Der Regler 33 erhält als Eingangsgrösse eine auf geeignete Weise ermittelte Temperatur T₂ am Austritt des Katalysators. Dabei kann die Brennstoffmenge ṁ_C des Katalysators so eingeregelt werden, dass die Temperatur T₂ einen zulässigen Maximalwert T_MAX von zum Beispiel 1000°C zuverlässig nicht überschreitet, die vom Katalysator im Dauerbetrieb ertragen werden kann. Diese Temperatur muss zwangsläufig grösser sein als die zum Betrieb der selbstzündenden Brennkammer 6 notwendige Mindesttemperatur. Dieser Betrieb ist schadstoffarm, da eine maximal mögliche Brennstoffmenge katalytisch umgesetzt wird. Eine von der Stellgrösse Y_FUEL angeforderte Soll-Gesamtbrennstoffmenge, welche den insgesamt vom Vorbrenner und vom Katalysator umsetzbaren Massenstrom überschreitet, wird vom Regler 34 erfasst, welcher daraus die Stellgrösse Y_SEV bildet. Diese wirkt wiederum auf das Stellorgan 18, und steuert damit den Brennstoffmassenstrom ṁ_SEV, welcher der selbstzündenden Brennkammer 6 über die Brennstofflanze 5 zugeführt wird. Ganz entscheidend ist es im vorliegenden Beispiel, das Stellorgan 18 vollständig geschlossen zu halten, solange die für den Betrieb einer selbstzündenden Brennkammer erforderliche Mindesttemperatur noch nicht erreicht ist. In der Praxis liegen die beiden Temperaturen mit den heutzutage verwendeten Katalysatoren jedoch relativ nahe beieinander, so, dass nur in einem vergleichsweise kleinen Temperaturbereich für T₂ ein sicherer Betrieb sowohl der katalytischen Brennerstufe 2 als auch der selbstzündenden Brennkammer 6 möglich ist. Es ist daher von Vorteil, einen Sollwert für T₂ festzulegen, der einerseits um eine Sicherheitsmarge oberhalb der Mindest-Eintrittstemperatur der selbstzündenden Brennkammer 6 liegt, und andererseits um eine Sicherheitsmarge unterhalb der dauerhaft zulässigen Temperatur der katalytischen Stufe 2. Unter Zugrundelegung der oben angegebenen Temperaturen wäre hier ein Temperaturbereich von beispielsweise 950°C bis 980°C günstig; abhängig vom verwendeten Katalysatormaterial und dem Brennstoff können sich auch abweichende Temperaturbereiche als günstig erweisen. Der Betrieb erfolgt also im Zusammenspiel der Regler 31, 33 und 34 derart, dass bei einer Temperatur T₂ unterhalb eines Schwellenwertes zunächst nur der katalytischen Brennerstufe Brennstoff zugeführt wird. Bei Erreichen des Temperaturschwellenwertes regelt Regler 33 über die Stellgrösse Y_C den der katalytischen Stufe zugeführten Brennstoftmassenstrom ṁ_C so, dass die Temperatur T₂ auf einem Sollwert verharrt, und ein überschreitender Teil des Gesamtbrennstoffmassenstroms wird vom Regler 34 registriert, welcher über die Stellgrösse Y_SEV auf das Stellorgan 18 eingreift und den weder im Vorbrenner noch in der katalytischen Stufe umsetzbaren Brennstoff der nichtkatalytischen Brennerstufe zuleitet. Die Austrittstemperatur aus der katalytischen Brennerstufe kann weiterhin auch im Vorleitreihenregler 35 ausgewertet und für Regeleingriffe auf die Position der verstellbaren Vorleitreihe 121 verwendet werden. Dabei kann zwischen zwei grundsätzlich unterschiedlichen Betriebsmoden der Vorleitreihenregelung unterschieden werden, nämlich einem wirkungsgradoptimierten und einem erfindungsgemässen schadstoffoptimierten Betriebsmodus. Der wirkungsgradoptimierte Betriebsmodus ist aus dem Stand der Technik an sich wohlbekannt und läuft folgendermassen ab: Der Vorleitreihenregler 35 erfasst auf geeignete Weise die Temperaturen T₃ vor und T₄ nach der Turbine. Im unteren Teillastbereich wird die verstellbare Vorleitreihe geschlossen gehalten. Auf diese Weise steigt die Temperatur T₄ nach der Turbine mit steigender Leistung der Gasturbogruppe sehr schnell an, wodurch bereits bei vergleichsweise geringer Leistung eine Temperatur erreicht wird, die es erlaubt, in einem nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger qualitativ hochwertigen Frischdampf eines bestimmten Druckes und einer bestimmten Überhitzung zu erzeugen, der beispielsweise den Betrieb einer Dampfturbine erlaubt. Beim Erreichen eines Sollwertes der Turbinenaustrittstemperatur T₄ wird die Vorleitreihe geöffnet, und die Temperatur wird konstantgehalten. Gleichzeitig wird die Turbineneintrittstemperatur T₃ überwacht. Wenn diese einen zulässigen Maximalwert erreicht, löst die Turbineneintrittstemperatur T₃ die Turbinenaustrittstemperatur T₄ als Leitgrösse der Regelung ab, und wird bis zum Erreichen der Volllast, bei maximaler Turbineneintrittstemperatur und vollständig geöffneter Vorleitreihe, konstantgehalten. Parallel, alternativ, oder bevorzugt kaskadierend zur Vorleitreihenverstellung können auch an sich bekannte Methoden zur Kühlung der Ansaugluft und/oder zur Kühlung der Luft im Verdichter Anwendung finden, um die Leistung weiterhin ohne Steigerung der Prozesstemperaturen zu erhöhen. Bei einer Einspritzung von Flüssigkeitstropfen stromauf des Verdichters, wie es aus FR 1 563 749 bekanntgeworden ist, ergänzen sich die Effekte, weil einerseits stromauf des Verdichters verdampfendes Wasser eine Kühlung der Ansaugluft und damit eine Steigerung des Verbrennungsluftmassenstroms bewirkt, und weil andererseits die Verdampfung von Tropfen im Verdichter die Leistungsaufnahme des Verdichters vermindert. Dieser Betrieb gewährleistet einen besten Wirkungsgrad, insbesondere beim Kombibetrieb, da über einen weiten Betriebsbereich der Gasturbogruppe günstige Frischdampfdaten einer von einem nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger angespiesenen Dampfturbine gewährleistet werden. In einem erfindungsgemässen emissionsoptimierten Betrieb wird im Teillastbereich die Katalysator-Austrittstemperatur T₂ als Leitgrösse für die Vorleitreihenverstellung verwendet: Sobald diese den Sollwert erreicht, wird die Vorleitreihe geöffnet. Die dadurch bewirkte Steigerung des Verbrennungsluftmassenstroms erlaubt eine Steigerung des Brennstoffmassenstroms ṁ_C der katalytischen Stufe, ohne dass eine zulässige Maximal-Austrittstemperatur T_MAX überschritten wird. Es ist damit möglich, einen maximalen Brennstoffmassenstrom emissionsarm in der katalytischen Stufe umzusetzen. Die Temperatur T₃ vor der Turbine 4 bleibt dabei fortwährend vergleichsweise gering, auf dem Wert T₂, da stromab der katalytischen Stufe nicht mehr gefeuert wird. Parallel, alternativ, oder bevorzugt kaskadierend zur Vorleitreihenverstellung können auch an sich bekannte Methoden zur Kühlung der Ansaugluft und/oder zur Kühlung der Luft im Verdichter Anwendung finden, um die Leistung weiterhin ohne Steigerung der Prozesstemperaturen zu erhöhen. Bei einer Einspritzung von Flüssigkeitstropfen stromauf des Verdichters, wie es aus FR 1 563 749 bekanntgeworden ist, ergänzen sich die Effekte, weil einerseits stromauf des Verdichters verdampfendes Wasser eine Kühlung der Ansaugluft und damit eine Steigerung des Verbrennungsluftmassenstroms bewirkt, und weil andererseits die Verdampfung von Tropfen im Verdichter die Leistungsaufnahme des Verdichters vermindert. Erst wenn die Vorleitreihe 121 vollständig geöffnet ist, und/oder wenn gegebenenfalls andere Massnahmen zur Steigerung des Verbrennungsluftmassenstroms, wie beispielsweise die Kühlung der Ansaugluft, und ganz besonders die Einspritzung von Flüssigkeitstropfen stromauf des Verdichters und/oder in den Verdichter ausgeschöpft worden sind, kann der Brennstoffmassenstrom der katalytischen Stufe nicht mehr weiter gesteigert werden, und die nachgeordnete nichtkatalytische Brennerstufe wird zur weiteren Leistungssteigerung in Betrieb genommen, bis die Turbineneintrittstemperatur T₃ ihren zulässigen Maximalwert erreicht, und damit die Maximalleistung der Gasturbogruppe erreicht wird. Dieser Betrieb zeichnet sich dadurch aus, dass über einen weiten Betriebsbereich im Wesentlichen der gesamte Brennstoffmassenstrom nahezu emissionsfrei in der katalytischen Brennerstufe umgesetzt wird, und auch bis zum Vollastbetriebspunkt ein schadstoffärmerer Betrieb gewährleistet ist als im wirkungsgradoptimierten Betriebsmodus. Im Gegenzug bleibt die Temperatur T₄ nach der Turbine über einen weiten Betriebsbereich niedrig, und zwar zu niedrig, um in einem der Turbine nachgeordneten Abhitzedampferzeuger Frischdampf für einen effizienten Betrieb einer Dampfturbine im Kombibetrieb zu erzeugen. Wie oben bereits dargelegt, eignet sich eine nach dem erfindungsgemässen Konzept betriebene Gasturbogruppe daher zur Optimierung der Abwärmenutzung insbesondere in Verbindung mit der in WO 03/076781 beschriebenen Kraftwerksanlage. Dadurch, dass die Katalysatoraustrittstemperatur in keinem Betriebsmodus zur Leistungsregelung im oberen Lastbereich herangezogen werden muss, und unabhängig vom Maschinenbetriebspunkt die vorteilhafte Möglichkeit besteht, den Katalysator stets etwas unterhalb der zulässigen Maximaltemperatur zu betreiben, besteht keine Gefahr eines Flammenrückschlags, und der Katalysator kann etwas länger ausgeführt werden, als dies an sich notwendig wäre. Dies resultiert in einer besser kontrollierten Verbrennung, und in einem besseren Betriebsverhalten abseits vom Auslegungspunkt. Weiterhin besteht eine grössere Freiheit bei der Wahl des Katalysatormaterials, was unter Anderem zu einem wesentlichen Kostenvorteil führen kann, und die Bandbreite der umsetzbaren Brennstoffe wird grösser, ohne ein erhöhtes Flammenrückschlagsrisiko in Kauf nehmen zu müssen.
In 2 ist in einer qualitativen Darstellung ein beispielhafter Verlauf der Brennstoffmassenströme in den verschiedenen Brennerstufen der in 1 dargestellten Brennkammer in Abhängigkeit von der relativen Leistung P/P ^, mit der Volllastleistung P ^, gezeigt. Dabei handelt es sich um eine schematische Darstellung, bei der nicht alle möglichen Details der Brennstoffmassenstromverläufe dargestellt sind, sondern die auf die Details fokussiert, die für das Verständnis der Erfindung wesentlich sind. Die nach oben aufgetragenen Werte sind jeweils auf einen Referenzwert Y bezogen dargestellt. Auch handelt es sich nicht um Werte einer bestimmten Maschine, sondern um den Betrieb einer fiktiven, aber durchaus repräsentativen Gasturbogruppe. Im Leerlauf, bei Nenndrehzahl ohne Netto-Leistungsabgabe, ist in diesem Ausführungsbeispiel die katalytische Brennerstufe bereits in Betrieb. Bevorzugt wird die katalytische Brennerstufe bereits während des Beschleunigens der Gasturbogruppe auf Nenndrehzahl, beispielsweise bei 70 bis 80% der Nenndrehzahl, in Betrieb genommen. Dies ermöglicht es, dass die katalytische Brennerstufe während des gesamten Normalbetriebes der Gasturbogruppe, inklusive Unterdrehzahlbetrieb, im Betrieb bleiben kann, und Schalttransienten, welche sowohl die Verbrennungsstabilität als auch die mechanische Integrität des Katalyten zu beeinträchtigen vermögen, werden vermieden. Der Brennstoffmassenstrom der katalytischen Stufe ist in dem Diagramm in 2 als ṁ_C dargestellt. Gemäss dem Beispiel wird die katalytische Brennerstufe im Leerlauf mit rund 30% eines maximalen Brennstoffmassenstroms versorgt. Der Brennstoftmassenstrom zur Vorbrennerstufe ist durch die mit ṁ_P bezeichnete Linie dargestellt. In einem Lastbereich bis rund 25% Relativleistung erhält die Vorbrennerstufe nahezu den maximal möglichen Brennstoffmassenstrom. Es wird somit sichergestellt, dass die Temperatur am Eintritt in die katalytische Brennerstufe immer über der zu deren Betrieb notwendigen Mindesttemperatur liegt. Bei Leistungssteigerung ab Leerlauf steigt der Gesamtbrennstoffmassenstrom ṁ_FUEL, wobei die gesamte Massenstromerhöhung der katalytischen Brennerstufe zugeleitet wird. Damit steigt die Temperatur T₂ am Austritt aus der katalytischen Stufe an. Mit steigendem Verdichterdruckverhältnis steigt auch die Verdichterendtemperatur. Ab etwa 25% Relativleistung kann daher der Brennstoffmassenstrom der Vorbrennerstufe zurückgenommen werden. Diese Massenstromveränderung wird ebenfalls der katalytischen Stufe zugeführt, weshalb der Gradient von ṁ_C steigt. Dabei steigt T₂ weiter an. Die Vorleitreihe, deren Stellung durch die mit VIGV gekennzeichnete Linie wiedergegeben ist, ist dabei in der maximal geschlossenen Position von beispielsweise –30°. Die Katalysator-Austrittstemperatur T₂ ist, wie bereits mehrfach dargelegt, durch die zulässige Materialtemperatur der kataytischen Stufe nach oben begrenzt. Es wurde beispielhaft angenommen, dass die maximal zulässige Temperatur 80% der maximalen Prozesstemperatur beträgt. Wenn T₂ diesen Wert erreicht, so wird erfindungsgemäss die Vorleitreihe geöffnet, um die Temperatur am Austritt aus der katalytischen Stufe zu begrenzen. Dabei wird weiterhin der gesamte Brennstoffmassenstrom der Vorbrennerstufe und der katalytischen Stufe zugeführt. Mit einer weiteren Steigerung des Gesamt-Brennstoffmassenstroms ṁ_FUEL wird die Vorleitreihe weiter geöffnet, wodurch der Brennluftmassenstrom erhöht wird, wodurch die Temperatur T₂ auf einen konstanten Sollwert geregelt wird. Die Turbineneintrittstemperatur T₃ ist gleich der Temperatur T₂, weil stromab der katalytischen Brennerstufe keine weitere Wärmezufuhr erfolgt. Bei etwa 70% Relativleistung ist die Vorleitreihe vollständig geöffnet. Bei weiterer Leistungssteigerung wird die Temperatur am Katalysatoraustritt durch die Zumessung des Brennstoffmassenstroms zur katalytischen Brennerstufe geregelt. Ein überschreitender Anteil ṁ_SEV des Gesamtbrennstoffmassenstroms wird der nachgeordneten nichtkatalytischen Brennkammer zugeordnet. Die Turbineneintrittstemperatur T₃ überschreitet daher die Austrittstemperatur T₂ der katalytischen Brennerstufe. Mit weiter steigendem Druckverhältnis und Feuerungsleistung steigt die Eintrittstemperatur der Verbrennungsluft in die Brennkammer. Daher wird der Brennstoffmassenstrom ṁ_P zur Vorbrennerstufe weiter reduziert. Ab einem gewissen Punkt kann prinzipiell auf die Feuerung der Vorbrennerstufe verzichtet werden, da die Eintrittstemperatur der Verbrennungsluft bereits ausreicht, um eine stabile Reaktion in der katalytischen Brennerstufe zu gewährleisten. Gleichwohl wird die Vorbrennerstufe nicht vollständig ausser Betrieb genommen, sondern bis zur Volllast mit einem zur Aufrechterhaltung einer stabilen Pilotflamme notwendigen Brennstoffmassenstrom von im Beispiel 10% versorgt. Dies hat betriebstechnische Vorteile, um bei schnellen negativen Leistungsgradienten, wie sie beim Schutz- oder Schnellentlasten und erst recht bei einem Lastabwurf auftreten, die Feuerungsleistung der Vorbrennerstufe schnell erhöhen zu können, anstatt die Vorbrennerstufe erst zünden zu müssen. Aufgrund der steigenden Temperatur am Eintritt in die katalytische Stufe und der begrenzten Austrittstemperatur T₂ sinkt die in der katalytischen Stufe umsetzbare thermische Leistung, und in der Folge sinkt auch der Brennstoffmassenstrom ṁ_C wieder etwas ab.
Ein solcher schneller Leistungsabfall liegt bei einem Lastabwurf vor. Diese Vorgänge sind in 3 qualitativ dargestellt. Die Grössenordnung der nach oben aufgetragenen Werte ist nicht quantitativ mit den in 2 dargestellten Werten vergleichbar. Der Lastabwurf erfolgt bei t = 5 Sekunden. In kürzester Zeit geht die Drehzahl n auf eine Überdrehzahl, die durch eine Verminderung der thermischen Leistung abgefangen werden muss, um eine kritische Überdrehzahl zu vermeiden. Während des Vorgangs soll die Gasturbogruppe im Betrieb bleiben. Die nichtkatalytische zweite Brennerstufe wird sofort abgeschaltet. Gleichzeitig wird der Vorbrenner 1 mit einer erhöhten vorgesteuerten Brennstoffmenge versorgt, so dass die katalytische Brennerstufe 2 nicht erlischt. Der Brennstoffmassenstrom ṁ_C zur katalytischen Brennerstufe 2 wird dann so geregelt, dass die Nenndrehzahl erreicht und nicht signifikant unterschritten wird. Die Vorleitreihe VIGV bleibt während des gesamten Vorgangs des Abfangens und Einregelns der Maschinendrehzahl voll geöffnet, um nicht noch weitere variable Parameter in die Maschinenregelung einzubringen; erst nachdem die Maschinendrehzahl stabil auf Nenndrehzahl eingeregelt ist, wird die Vorleitreihe langsam geschlossen.

1: Vorbrenner, Vorbrennerstufe
2: katalytische Brennerstufe
3: Niederdruckbrennkammer, selbstzündende Brennkammer,
: nichtkatalytische Brennerstufe
4: Turbine
5: Brennstofflanze
6: Brennraum der selbstzündenden Brennkammer
11: Wirbelerzeuger
12: Verdichter
13: Generator
14: Mischsektion
15: Welle
16: Stellorgan
17: Stellorgan
18: Stellorgan
21: Umgebungsluft
22: verdichtete Luft
23: Verbrennungsluft
24: gespanntes Rauchgas
25: entspanntes Rauchgas, Abgas
26: Luftstrom des Vorbrenners
31: Regler
32: Regler
33: Regler
35: Regler
121: verstellbare Vorleitreihe
ṁ_FUEL: Gesamt-Brennstoffmassenstrom
ṁ_C: Brennstoffmassenstrom zur katalytischen Brennerstufe
ṁ_P: Brennstoffmassenstrom zum Vorbrenner
ṁ_SEV: Brennstoffmassenstrom zur nichtkatalytischen Brennkammer
n: Rotordrehzahl
n ^: Rotor-Nenndrehzahl
P_ACT: Ist-Nutzleistung
P_SET: Soll-Nutzleistung
P/P ^: Relativleistung
T₁: Temperatur am Eintritt in die katalytische Brennkammer
T₂: Temperatur am Austritt der katalytischen Brennkammer
T₃: Temperatur vor der Turbine
T₄: Temperatur nach der Turbine, Abgastemperatur
T_MIN: minimal erforderliche Temperatur am Eintritt in die katalytische
: Brennkammer
T_MAX: maximal zulässige Temperatur am Austritt der katalytischen
: Brennkammer
VIGV: Stellung der verstellbaren Vorleitreihe
Y/Y ^: Relativwert
Y_FUEL: Stellgrösse für den Brennstoffmassenstrom
Y_C: Stellgrösse für den Brennstoffmassenstrom zur katalytischen
: Brennerstufe
Y_P: Stellgrösse für den Brennstoffmassenstrom zur Vorbrennerstufe
Y_SEV: Stellgrösse für den Brennstoffmassenstrom zur nichtkatalytischen
: Brennkammer
Y_VIGV: Vorleitreihen-Stellgrösse

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Gasturbogruppe, welche Gasturbogruppe wenigstens eine Brennkammer umfasst, wobei die Brennkammer wenigstens eine katalytische erste Brennerstufe (2) sowie eine der katalytischen Brennerstufe in Strömungsrichtung nachgeordnete zweite nichtkatalytische Brennerstufe (6) umfasst, welches Verfahren umfasst, eine Nettoleistungsabgabe (P_ACT) der Gasturbogruppe zu bestimmen, der Gasturbogruppe in Abhängigkeit von einer Regelabweichung (P_SET-P_ACT) der Nettoleistungsabgabe einen Gesamtbrennstoffmassenstrom (ṁ_FUEL) zuzuführen, den Gesamtbrennstoffmassenstrom auf wenigstens die katalytische Brennerstufe und die nichtkatalytische Brennerstufe aufzuteilen, die Temperatur (T₂) am Austritt aus der katalytischen Brennerstufe zu bestimmen, gekennzeichnet dadurch, die Temperatur am Austritt aus der katalytischen Brennerstufe durch eine Veränderung des Verbrennungsluftmassenstroms auf einen Sollwert zu regeln und/oder auf einen Maximalwert zu begrenzen und die Brennstoffzufuhr zur nichtkatalytischen Brennerstufe abzusperren, wenn der Verbrennungsluftmassenstrom unterhalb eines erzielbaren Maximums liegt.
Verfahren gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, den Verbrennungsluftmassenstrom durch die Verstellung einer verstellbaren Leitreihe (121) des Verdichters (12) der Gasturbogruppe zu verändern.
Verfahren gemäss Anspruch 2, umfassend, die verstellbare Verdichterleitreihe geschlossen zu halten, wenn die Temperatur am Austritt aus der katalytischen Brennerstufe unterhalb eines Sollwertes liegt.
Verfahren gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, zur Erhöhung des Verbrennungsluftmassenstroms die Ansaugluft stromauf des Verdichters zu kühlen.
Verfahren gemäss Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, zur Kühlung Flüssigkeitstropfen in die Ansaugluft einzuspritzen.
Verfahren gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, stromauf der katalytischen Brennerstufe (2) eine nichtkatalytische Vorbrennerstufe (3) zu betreiben.
Verfahren gemäss Anspruch 6, umfassend, die Temperatur (T₁) am Eintritt in die katalytische Stufe zu bestimmen, und mittels des Brennstoffmassenstroms ṁ_P zur Vorbrennerstufe auf die Einhaltung eines Mindestwertes der Temperatur am Eintritt in die katalytische Stufe zu regeln.
Verfahren gemäss einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet dadurch, die Vorbrennerstufe im Diffusionsverbrennungsmodus zu betreiben.
Verfahren gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, bei maximalem Verbrennungsluftmassenstrom, insbesondere bei vollständig geöffneter verstellbarer Leitreihe, einen zur Ausregelung der Nettoleistungsabgabe zusätzlich notwendigen Brennstoffmassenstrom (ṁ_SEV) einer stromab der katalytischen Brennerstufe angeordneten Brennkammer oder Brennerstufe, insbesondere der nichtkatalytischen Brennerstufe, zuzuführen.
Verfahren gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, die nachgeordnete nichtkatalytische Brennerstufe als selbstzündende Brennkammer zu betreiben.
Verfahren gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Regelwert der Temperatur am Austritt aus der katalytischen Stufe im wesentlichen der maximal zulässigen Temperatur des Katalysatormaterials entspricht.
Verfahren gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Regelwert der Temperatur am Austritt aus der katalytischen Stufe grösser ist als die für eine spontane Selbstzündung des Brennstoffs in der nachgeordneten nichtkatalytischen Brennerstufe erforderliche Temperatur.