NO20110545A1 - Forbedringer ved et kraftanlegg med en kombinert syklus - Google Patents
Forbedringer ved et kraftanlegg med en kombinert syklus Download PDFInfo
- Publication number
- NO20110545A1 NO20110545A1 NO20110545A NO20110545A NO20110545A1 NO 20110545 A1 NO20110545 A1 NO 20110545A1 NO 20110545 A NO20110545 A NO 20110545A NO 20110545 A NO20110545 A NO 20110545A NO 20110545 A1 NO20110545 A1 NO 20110545A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- gas
- combustion
- combustion chamber
- exhaust gas
- turbine
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 156
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 71
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 31
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 6
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 34
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 34
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 8
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
Description
Teknisk felt
[0001] Foreliggende oppfinnelse angår kraftvarmeverk basert på gassturbiner. Mer spesifikt angår foreliggende oppfinnelse forbedringer for oppnåelse av fullstendig eller hovedsakelig fullstendig forbrenning for å øke effektiviteten til energiomdanningen deri og derved betydelig redusere totalvolumet av eksosgass fra gassturbinen, for betydelig å øke konsentrasjonen av CO2
og redusere konsentrasjonen av oksygen i eksosgassen.. Bakgrunnsteknikk
[0002] Bruk av gassturbiner i termiske energiverk er velkjent, og de benyttes i hele verden. Luft blir komprimert i en luftkompressor og sammen med trykksatt naturgass ledet til en eller flere brennere som er plassert i et forbrenningskammer. Normalt startes forbrenningen ved å benytte en tennplugg eller en glødetråd. Den forbrente gassen blir deretter ekspandert i en turbin som er forbundet med en elektrisk generator.
[0003] Anvendelsen av gassturbiner for termiske kraftverk er velkjent, og de blir benyttet over hele verden. Luft blir komprimert ved hjelp av en kompressor og tilført til en eller flere brennere i et forbrenningskammer, sammen med trykksatt naturgass. En tenner blir normalt benyttet for å tenne forbrenningen av gassene. Eksosgassen fra forbrenningskammeret blir så ekspandert over en turbin forbundet til en generator for generering av elektrisk kraft.
[0004] Den ekspanderte og derved delvis avkjølte forbrenningsgassen blir så introdusert inn i en eller flere varmevekslere for å generere damp for produksjon av ytterligere elektrisk kraft i en dampturbin, før eksosgassen blir frigitt til omgivelsene.
[0005] På grunn av den høye temperaturen i forbrenningskammeret og i brennkammeret og i veien for den varme gassen som fører forbrenningsgassen fra forbrenningskammeret til den første raden av turbinblader, er kjøling nødvendig. En del av den trykksatte fra kompressoren blir derfor ført til forbrenningskammerets utside op brenneren og blir kombinert med brennerens eksosgass. Denne blandingen fører til en fortynning av eksosgassen, og således CO2deri, og resulterer i en betydelig økning i volumet til eksosgassen og oksygeninnholdet deri.
[0006] Det blandede volumet eksosgass og kjøleluft blir ekspandert over en turbin
for å produsere elektrisk kraft.
[0007] Kjølingen av forbrenningskammeret er nødvendig for å tillate en forbrenning ved høy temperatur som er nødvendig for en effektiv omdanning av kjemisk energi til elektrisk kraft. Fortynning av CCh-innhold og introduksjon av oksygen er ikke et problem i en tradisjonell gassturbin ettersom den avkjølt og ekspanderte og eventuelt videreavkjølte eksosgassen blir frigitt til omgivelsene.
[0008] US576576A og US7080515 er illustrative eksempler på løsninger for
kjøling av forbrenningskammeret.
[0009] Fokuset på drivhuseffekt og effekten av CO2i global oppvarming har, imidlertid, skapt behov for reduksjon av C02-emisjon og således karbonfangst. På grunn av tilsetningen av luft for kjøling blir totalvolumet eksosgass øket og eksosgassen er fortynnet med luft. Den resulterende fortynnede eksosgassen har derfor et lavt innhold av CO2, typisk 2 - 4 %, og et høyt nivå oksygen, typisk 12 - 14 %. I tillegg er totalvolumet som skal behandles betydelig øket (typisk mer enn 3 ganger mengden av gass som resulterer av selve forbrenningen).
[0010] Kjemiske absorpsjons-/desorpsjonsprosesser er de mest lovende løsningene for fanging av eksosgass. For å fange co2, blir eksosgassen brakt i motstrøms flyt til en absorbent i en absorber. CO2blir så absorbert av en absorbent og eksosgassen som har et betydelig lavere C02-innhold (5-20 % av den opprinnelige mengden), blir frigitt til omgivelsene. Absorbenten blir så regenerert for å gi en C02-rik strøm som blir viderebehandlet, og en arm eller regenerert absorbent som blir resirkulert til absorberen.
[0011] Det økede volumet av gass for behandling er et problem, da størrelsen til absorberen må bli øket tilsvarende til økningen av gassvolumet. Et andre problem er fortynningen av CO2, da absorpsjonsraten og - effektiviteten økes som en funksjon av konsentrasjonen. Reduksjon av konsentrasjonen vil således redusere effektiviteten og absorpsjonsraten.
[0012] Oksygeninnholdet i gassen som skal behandles er et tredje problem, både fordi kontaminasjon av oksygen i den innfangede CO2er et problem for potensielle anvendelser / deponerting av innfanget CO2, og da oksygen forårsaker oksidativ degradering av de fleste absorbenter.
[0013] Resirkulering av eksosgass har blitt foreslått for reduksjon av forbrenningstemperaturen og for å øke C02-innholdet i den resulterende eksosgassen.
[0014] US20070034171 angår gassturbininstallasjoner hvor eksosgassen fra gassturbinen blir avkjølt og introdusert inn i en C02-fangstanordning. En del av eksosgassen blir resirkulert til kompressoren for gassturbinen for å erstatte noe av kjøleluften. Resirkulering av eksosgass øker CO2-konsentrasjonen i forbrenningssonen og i eksosgassen. Øket CO2-konsentrasjon i eksosgassen øker effektiviteten i C02-fangstenheten. Resirkulering av eksosgass inn i kompressoren resulterer imidlertid i blanding av eksosgass med luft, noe som reduserer oksygeninnholdet i forbrenningsluften. Det blir imidlertid fremdeles benyttet et stort volum luft for kjøling, noe som legger til oksygen og fortynner C02-innholdet i eksosgassen.
[0015] US20080010967, US20090145127, og US6598402B2, angår alle
variasjoner av løsningen beskrevet ovenfor for US20070034171.
[0016] US 5,724,805 angår et oksyfuel gassturbinanlegg, hvor luft for forbrenningen er erstattet av oksygen og hvor eksosgassen som hovedsakelig omfatter H2O og CO2blir resirkuler og blandet med oksygen for å være i stand til å redusere og kontrollere forbrenningstemperaturen. Oksyfuel-løsninger gir høy CO2eksosgass, men separasjonen av luft for å produsere oksygen legger til betydelige kostnader og kompleksitet til anlegget.
[0017] Et mål ved foreliggende oppfinnelse er å overvinne problemene ved den
kjente teknikk.
[0018] Et ytterligere mål er å øke konsentrasjonen av CO2i eksosgassen fra turbinene for å øke effektiviteten til og redusere kraftforbruket ved CO2-fangst fra eksosgassen.
[0019] Andre mål ved foreliggende oppfinnelse vil bli klare for fagpersonen etter å ha lest foreliggende beskrivelse.
Oppsummering av oppfinnelsen
[0020] Ifølge et første aspekt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for drift av en gassturbin, hvor naturgass blir introdusert inn i et forbrenningskammer og forbrent sammen med komprimert luft, eksosgassen blir ekspandert over en turbin for å produsere elektrisk kraft i en generator operativt forbundet til turbinen, og hvor den ekspanderte forbrenningsgassen som forlater turbinen blir introdusert inn i en dampkjele for kjøling av forbrenningsgassen for å produsere damp, hvor minst en del av den avkjølte forbrenningsgassen deretter blir komprimert og resirkulert inn i forbrenningskammeret hvor den resirkulerte forbrenningsgassen blir introdusert inn i et ringrom definert av den ytre veggen til en brenner og de indre veggene av forbrenningskammeret, for kjøling av brenneren, og hvor den således oppvarmede resirkulerte eksosgassen blir blandet med forbrenningsgassen fra brenneren inni forbrenningskammeret før den blandede gasstrømmen blir ekspandert over turbinen.
[0021] Ifølge et andre aspekt angår foreliggende oppfinnelse et termisk gassturbin kraftanlegg omfattende et luftinnløp, en kompressor for kompresjon av luft fra luftinntaket, en linje for komprimert luft for å lede komprimert luft fra kompressoren til et forbrenningskammer, en brenselgasslinje for å lede brensel inn i forbrenningskammeret, en forbrenningsgasslinje for å lede forbrenningsgassen fra forbrenningskammeret til en turbin for ekspansjon av forbrenningsgassen, hvor kompressoren, turbinen og en elektrisk generator for produksjon av elektrisk kraft er operativt forbundet, hvor en linje for ekspandert eksos er fremskaffet for å lede ekspandert gass fra turbinen til en dampkjele for kjøling av eksosgassen ved generering av damp, hvor forbrenningskammeret omfatter en rørformet brenner som ved en ende er forbundet til linjen for komprimert luft og brenselgasslinjen, hvor brenneren er anordnet inni forbrenningskammeret slik at et ringrom blir dannet mellom den indre veggen av forbrenningskammeret og brenneren, hvor brenneren er åpen i dens andre ende for å frigi forbrenningsgasser inn i forbrenningskammeret, hvor en kompressor er anordnet for komprimerting a vi det minste en del av den avkjølte eksosgassen, hvor en eksosgass resirkuleringslinje er anordnet for å lede komprimert eksosgass inn i
forbrenningskammeret for å bli introdusert inn i ringrommet.
Kort beskrivelse av figurene
[0022]
Figur 1 er en prinsipptegning av front end av et forbedret kogenereringsanlegg som inkluderer trekkene ved foreliggende oppfinnelse, og
figur 2 er en prinsippskisse av et forbrenningskammer ifølge foreliggende oppfinnelse.
Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen
[0023] Figur 1 en prinsipptegning av et gassturbinanlegg ifølge foreliggende oppfinnelse. Luft blir introdusert gjennom en luftlinje 1 inn i en kompressor 2. Komprimert luft fra kompressoren 2 trukket ut gjennom en linje for komprimert luft 3 og introdusert inn i et forbrenningskammer 4, sammen med brenselgass, slik som naturgass, introdusert gjennom en brensellinje 5.
[0024] Eksosgass fra forbrenningskammeret blir introdusert inn i en turbin 7 gjennom en varmgasslinje 6. Kompressoren 2 og turbinen 7 er i figuren anordnet på en felles aksling 8. En generator 9 for generering av elektrisk kraft er også anordnet på den same akslingen 8. Fagpersonen vil forstå at kompressoren 2 og turbin 7 kan omfatte to eller flere kompressorer og/ eller turbiner arrangert på forskjellige akslinger, og at kompressorer kan være forbundet til elektriske motorer i stedet for å bli direkte drevet av turbinene.
[0025] Ekspandert eksosgass som forlater turbinen 7 blir trukket ut gjennom en linje 10 og introdusert inn i en dampkjele 11, hvor den fremdeles varme eksosgassen blir avkjølt ved generering av damp fra vann introdusert i en vannlinje 12. Den produserte dampen blir trukket ut gjennom damplinje 13. Fordelingen mellom høytrykksdamp og lavtrykksdamp produsert i kogenereringsanlegget, kan bli justert ifølge behovet.
[0026] Den avkjølte gassen som forlater varmeveksleren 11 blir ledet gjennom en linje for avkjølt eksosgass 13, og blir introdusert inn i en kondenser 15 hvor kondensert vann blir separert fra gassfasen. Separert vann blir trukket ut gjennom en vannfjerningslinje 16, mens gassfasen blir ledet gjennom en linje 17 og introdusert inn i en gasstank 18, eller gassometer, som tjener som et" eksosgassbuffer" .
[0027] Eksosgass blir trukket ut fra gasstanken 18 via en linje 19 og introdusert i en kompressor 20. Den komprimerte gassen som forlater kompressor 20 blir delt i en eksosresirkuleringsinje og en eksosgass uttakslinje 22. Gassen i eksos resirkuleringslinjen 21 blir introdusert inn i forbrenningskammeret for kjøling derav som diskutert videre nedenfor.
[0028] Gassen trukket ut gjennom eksosgasslinjen er betydelig anriket på CO2, og redusert i oksygeninnhold sammenliknet med konvensjonelle gassturbinanlegg ifølge den kjente teknikk, slik det vil bli ytterligere beskrevet i detalj nedenfor. Denne eksosgassen kan bli videre behandlet for å fjerne uønskede gasser og kan bli benyttet for øket oljegjenvinning som sådan. Fortrinnsvis blir gassen videre behandlet i et karbonfangstanlegg. Introduksjon av denne eksosgassen inn i et karbonfangstanlegg vil derfor resultere i en betydelig mer effektiv karbonfangst ved en betydelig lavere energikostnad, som også videre beskrevet nedenfor.
[0029] Teknologien benyttet for karbonfangstanlegget er ikke en del av foreliggende oppfinnelse, og en hvilken som helst karbonfangstteknologi for post-forbrennings karbonfangst kan bli benyttet. Eksempler på karbonfangstanlegg omfatter alle typer absorpsjons- (desorpsjonsanlegg, slik som anlegg som benytter absorbenter som er velkjent i teknikken.
[0030] Figur 2 illustrerer forbrenningskammeret 4 til en gassturbin ifølge foreliggende oppfinnelse. Komprimert luft i linje for komprimert luft 5 og gass i fødelinje 3, blir introdusert inn i en første ende av en rørformet Brenner 26 hvor den kombinerte gasstrømmen blir antent ved hjelp av en tennplugg 25. Brenneren 26 er rørformet og er anordnet på innsiden av et ytre forbrenningskammervegg 27, og en andre, eller del 30 med åpen ende av den rørformede brenneren åpnes inn i forbrenningskammeret. Et ringrom 29 er definert av de ytre veggene av brenneren 26 og de indre veggene i forbrenningskammeret.
[0031] Resirkulert eksosgass i eksosgass resirkuleringslinjen 21 blir introdusert inn i ringrommet 29 hvor den blir forårsaket å strømme turbulent for å kjøle brenneren 26. Et flertall ledeplater 28 kan være anordnet i ringrommet 29 mellom forbrenningskammerets vegg 27 og brennrøret 26 og/eller den ytre veggen til brennrøret 26.
[0032] Den resirkulerte eksosgassen blir etter passering gjennom ringrommet 29, blandet med forbrenningsgassene som løper ut av den åpne enden 30 av brenneren inn i forbrenningskammeret. De kombinerte forbrenningsgassene og resirkulert eksosgass som forlater forbrenningskammeret ved en temperatur typisk omkring 1350 °C og et trykk på typisk mellom 8 og 15 bar, blir så introdusert inn i turbin 7 gjennom varmgassledningen 6, som beskrevet ovenfor.
[0033] Den ekspanderte forbrenningsgassen forlater turbinen gjennom linje 10 ved en temperatur på typisk omkring 900° C og blir introdusert inn i dampkjelen 11 for å produsere superoppvarmet damp ved en temperatur på typisk omkring 500 °C. Dampen blir primært benyttet for kraftgenerering i en dampturbin. Trykkreduksjonsventiler tillater produksjon av medium- og lavtrykksdamp for andre prosesser.
[0034] Forholdet mellom luft og brensel introdusert inn i brenneren gjennom linjer 3 og 5, henholdsvis, blir regulert for å oppnå en hovedsakelig
støkiometrisk forbrenning. Heri, blir hovedsakelig støkiometrisk forbrenning benyttet for å beskrive forbrenning hvor hovedsakelig alt brensel blir fullt forbrent, og hvor mindre enn 5%, foretrukket mindre enn 3% og mest foretrukket mindre enn 1 % oksygen er igjen i eksosgassen som forlater brenneren.
[0035] Etter å ha oppnådd stabil tilstand i driften vil den resirkulerende eksosgassen også ha hovedsakelig den same gassammensetningen som forbrenningsgassen som forlater brenneren, med det unntak at den omfatter mindre fuktighet da vann blir separert i kondenseren 15 og fjernet gjennom vannoverskuddslinjen 16.
[0036] Tørr luft omfatter omkring 78% nitrogen og 21% oksygen, og mindre mengder andre gasser, slik som argon, CO2, etc. Ved 40 °C kan luft omfatte 0-7% H2O, avhengig av fuktighet. Fuktigheten i luften vil naturligvis forårsake variasjon av prosentandel av de øvrige, nitrogen og oksygen. I det følgende vil prosentandeler av gassblandinger bli gitt som tørr eller vannfri gass dersom ikke annet er nevnt.
[0037] Sammensetningen av naturgass (tørrgass) for anvendelse som brensel, kan variere avhengig av kilden for gassen, og prosesseringen av gassen før distribusjon / salg. Typisk, omfatter naturgass hovedsakelig metan (CH4) som inkluderer noe etan (C2H6) og mindre mengder C2+hydrokarboner. I tillegg, kan naturgass omfatte noe CO2, noe nitrogen og spor av andre gassformige forbindelser. Typisk omfatter naturgass > 95% hydrokarboner, av hvilke omkring 90 % er metan, omkring 4 % er etan, og omkring 1-2 % er C2+hydrokarboner. Gassen omfatter normalt også noen andre gaser slik som noe nitrogen og noe CO2.
[0038] For å forenkle beregningene nedenfor, er det antatt at naturgassen omfatter kun metan. Beregninger av støkiometri er ikke en del av oppfinnelsen, og fagpersonen vet hvordan nøyaktige beregninger skal gjøres. Selv om beregningene således er forenklet, illustrerer beregningene prinsippene som er viktige for foreliggende oppfinnelse.
[0039] Forbrenningsreaksjonen i gassturbinens Brenner løperifølge likningen nedenfor:
[0040] Forbrenningen som beskrevet ovenfor kan være hovedsakelig støkiometrisk, dvs. at hovedsakelig alle hydrokarbonene reagerer med oksygen. Normalt vil imidlertid et lite overskudd av oksygen bli benyttet for å sikre full forbrenning av hydrokarboner. Bruk av et lite overskudd av oksygen i forbrenningen kan resultere i et restoksygeninnhold på mindre enn 3%, slik som mindre enn 2% og mest foretrukket mindre enn 1% oksygen i forbrenningsgassen som forlater brenneren.
[0041] Som det sees fra likningen (I) ovenfor, blir ett mol CO2 og to molekyler H2O dannet ved forbrenning av ett mol metan og to mol oksygen. Følgelig vil den vannfrie forbrenningsgassen med et restoksygeninnhold på 1% omfatte i tillegg til oksygenet, omkring 87% nitrogen og omkring 12 % CO2, og mindre mengde andre gasser.
[0042] Som nevnt ovenfor, blir en del av den avkjølte, dehydrerte og komprimerte eksosgassen resirkulert via eksosgass resirkuleringslinjen 21 inn i ringrommet 19 i forbrenningskammeret 4, hvor den resirkulerte eksosgassen blir brukt for å kjøle brenneren 26. Den resirkulerte eksosgassen i ringrommet 29 blir som nevnt ovenfor, frigitt inn i forbrenningskammeret og blir blandet med eksosgassen som forlater brenneren gjennom åpningen 30 inn i forbrenningskammeret, for ytterligere å kjøle forbrenningsgassen uten å fjerne energi fra systemet, før de kombinerte varme gassene blir introdusert i gassturbinens ekspander 7.
[0043] Ved stabil drift er sammensetningen av den resirkulerende eksosgassen hovedsakelig konstant. Luft blir introdusert gjennom linje 1, naturgass gjennom linje 5, produsert vann blir fjernet gjennom linje 16 som kondensert damp, og en eksosgass hovedsakelig omfattende CO2og nitrogen blir trukket ut gjennom linje 22 for videre behandling / deponering.
[0044] Gassometeret 18 har funksjon som et gassbuffer som glatter ut eventuelle variasjoner i gasstrømmen for å gi hovedsakelig stabilt driftstrykk og tilstrekkelig mengde gass for resirkulering, og for å gi sug for kompressor 20. Under oppstart av anlegget er gassometeret 18 fortrinnsvis fylt med nitrogen.
[0045] Et lavt rest-oksygennivå sammen med anvendelse av lav-NOx-brennere resulterer i ingen eller lav NOx i eksosgassen. Eventuell NOx som er til stede i eksosgassen han, imidlertid, bli redusert eller eliminert ved behandling etter forbrenning slik som selektiv katalytisk reduksjon (SCR) eller selektiv ikke-katalytisk reduksjon (SNCR) ifølge velkjent teknologi. Avhengig av valget av teknologi og derved gasstemperaturen for optimal fjerning av NOx, kan en SCR-enhet eller en SNCR-enhet være anordnet i eksosens vei mellom gassturbinen 7 og kompressoren 20. Fagpersonen vil finne det beste arrangementet basert på hans/ hennes tekniske bakgrunn og kunnskap.
[0046] Som nevnt ovenfor, bli en del av eksosen som forlater gassometeret 18, resirkulert for å kjøle forbrenningskammeret og forbrenningsgassen før ekspansjon av eksosgassen. Eksosgassen som skal bli resirkulert blir komprimert ved kompressoren 20, eventuelt sammen med den gjenværende delen av eksosgassen som blir trukket ut gjennom linje 22. Mengden resirkulerende eksosgass er hovedsakelig konstant ettersom mengden eksosgass trukket ut gjennom linje 22 er hovedsakelig lik mengden nitrogen og CO2introdusert gjennom brenneren. Den produserte eksosgassen trukket ut gjennom linje 22 er her ved et forhøyet trykk og har høyt nivå av CO2, typisk omkring 10% eller høyere, og lavt nivå av oksygen, typisk lavere enn 3%, fortrinnsvis lavere enn 1% som angitt ovenfor.
[0047] Lavt oksygeninnhold ot høyt C02-innhold i eksosgassen trukket ut fra dette turbinanlegget er mye bedre som utgangspunkt for C02-fangst enn eksosgass fra standard gassturbiner, som kan omfatte opp til 14% oksygen og mindre nn 5% CO2. Som nevnt ovenfor er oksygen et problem for C02-fangst da det både kan degradere absorbenten benyttet for karbonfangsten, og at den kan kontaminere den fangede CO2, og således gjøre det nødvendig med etterbehandling av innfanget CO2for å redusere oksygeninnholdet. I tillegg er totalvolumet av eksosgass som skal introduseres inn i C02-fangstanlegget ifølge foreliggende oppfinnelse betydelig redusert ved en faktor på 3, da det ikke er noen tilsetning av luft for å kjøle brenneren og forbrenningsgassen før ekspansjon derav, noe som tillater et betydelig mindre anlegg for karbonfangst.
[0048] Tidligere løsninger for resirkulering av eksosgass i gassturbiner omfatter midler for for blanding av eksosgass med luft introdusert inn i en gassturbin for å redusere forbrenningstemperaturen i brenneren og redusere oksygeninnholdet i den totale forbrenningsgassen. Slike løsninger kan redusere temperaturen og det totale gassvolumet, men ikke så mye som ved foreliggende løsning.
[0049] Foreliggende oppfinnelse fremskaffer en løsning som reduserer eksosgasstrømmen til den nedstrøms C02-fangstenheten ved en faktor på tre eller mer. Ved å redusere gasstrømmen, blir C02-innholdet i eksosgassen øket fra omkring 3% fra en konvensjonell turbin, til 11-12%. Reduksjon av gasstrømmet tillater reduksjon av den fysiske dimensjonen av rør og av C02-fangstanlegget. I tillegg, gjør øket C02-konsentrasjon det lettere å fange CO2ved konvensjonelle fremgangsmåter. Reduksjonen av oksygeninnholdet fra omkring 14% i et konvensjonelt anlegg, til mindre enn 3%, mer foretrukket mindre enn 2% og mest foretrukket mindre enn 1%, vil eliminere eller betydelig redusere de velkjente problemene ved oksidativ degradering av absorbenten, og oksygenkontaminasjon i den fangede CO2.
[0050] Eksosgassen som forlater eksosgassuttakslinjen 22 har en sammensetning med hensyn på CO2, nitrogen og oksygeninnhold som er sammenlignbart med de mest moderne kullfyrte kraftanleggene, en eksosgassammensetning som er velkjent å være mer tilpasset for CO2-fangst enn eksosgass fra gassturbiner.
Claims (5)
1. En fremgangsmåte for drift av en gassturbin, hvor naturgass blir introdusert inn i et forbrenningskammer og forbrent sammen med komprimert luft, eksosgassen blir ekspandert over en turbin for å produsere elektrisk kraft i en generator operativt forbundet til turbinen, og hvor den ekspanderte forbrenningsgassen som forlater turbinen blir introdusert inn i en dampkjele for kjøling av forbrenningsgassen for å produsere damp,karakterisert vedat minst en del av den avkjølte forbrenningsgassen deretter blir komprimert og resirkulert inn i forbrenningskammeret hvor den resirkulerte forbrenningsgassen blir introdusert inn i et ringrom definert av den ytre veggen til en brenner og de indre veggene av forbrenningskammeret, for kjøling av brenneren, og hvor den således oppvarmede resirkulerte eksosgassen blir blandet med forbrenningsgassen fra brenneren inni forbrenningskammeret før den blandede gasstrømmen blir ekspandert over turbinen.
2. Fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor overskuddsvann blir fjernet fra forbrenningsgassen som forlater dampkjelen ved hjelp av en kondenser.
3. Fremgangsmåten ifølge et hvilket som helst av de foregående rav, hvor en gassbuffertank eller gassometer er fremskaffet for å glatte ut eventuelle variasjoner i strømmen av eksosgass fra gassturbinen.
4. Et termisk gassturbin kraftanlegg omfattende et luftinnløp (1), en kompressor (2) for kompresjon av luft fra luftinntaket, en linje for komprimert luft (3) for å lede komprimert luft fra kompressoren til et forbrenningskammer (4), en brenselgasslinje (5) for å lede brensel inn i forbrenningskammeret, en forbrenningsgasslinje (6) for å lede forbrenningsgassen fra forbrenningskammeret (4) til en turbin (7) for ekspansjon av forbrenningsgassen, hvor kompressoren (2), turbinen (7) og en elektrisk generator (9) for produksjon av elektrisk kraft er operativt forbundet, hvor en linje for ekspandert eksos er fremskaffet for å lede ekspandert gass fra turbinen til en dampkjele (11) for kjøling av eksosgassen ved generering av damp,karakterisert vedat forbrenningskammeret (4) omfatter en rørformet Brenner (26) som ved en ende er forbundet til linjen for komprimert luft (3) og brenselgasslinjen (5), hvor brenneren er anordnet inni forbrenningskammeret (4) slik at et ringrom (39) blir dannet mellom den indre veggen (27) av forbrenningskammeret og brenneren, hvor brenneren er åpen i dens andre ende for å frigi forbrenningsgasser inn i forbrenningskammeret (4), hvor en kompressor (20) er anordnet for komprimerting a vi det minste en del av den avkjølte eksosgassen, hvor en eksosgass resirkuleringslinje (21) er anordnet for å lede komprimert eksosgass inn i forbrenningskammeret (4) for å bli introdusert inn i ringrommet (29).
5. Et termisk gassturbin kraftanlegg ifølge krav 4, hvor ledeplater (28) er anbrakt i ringrommet (29) for å forårsake turbulent strømning av resirkulert eksosgass i ringrommet (29).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20110545A NO334522B1 (no) | 2011-04-11 | 2011-04-11 | Forbedringer ved kombinert syklus kraftanlegg |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20110545A NO334522B1 (no) | 2011-04-11 | 2011-04-11 | Forbedringer ved kombinert syklus kraftanlegg |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20110545A1 true NO20110545A1 (no) | 2012-10-12 |
NO334522B1 NO334522B1 (no) | 2014-03-31 |
Family
ID=47136883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20110545A NO334522B1 (no) | 2011-04-11 | 2011-04-11 | Forbedringer ved kombinert syklus kraftanlegg |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO334522B1 (no) |
-
2011
- 2011-04-11 NO NO20110545A patent/NO334522B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO334522B1 (no) | 2014-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2542610C (en) | Purification works for thermal power plant | |
NO20101517A1 (no) | Varmeintegrering i et CO2-fangstanlegg | |
TWI564476B (zh) | 使用排放氣再循環系統和直接接觸冷卻器進行之化學計量燃燒 | |
CA2801488C (en) | Low emission triple-cycle power generation systems and methods | |
NO333144B1 (no) | Fremgangsmåte og regenerator for regenerering av absorbent som har absorbert CO2 | |
EA038310B1 (ru) | Способ выработки энергии | |
RU2008144181A (ru) | Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления | |
JP2004530097A (ja) | Co2放出の少い発電機及び関連方法 | |
JP2012062897A (ja) | 排気ガスからのco2の捕獲方法 | |
AU2011284982A1 (en) | Jet engine with carbon capture | |
NO328975B1 (no) | Gasskraftverk med CO2-rensing | |
NO325049B1 (no) | Fremgangsmate for a oke energi- og kostnadseffektivitet i et gasskraftverk eller kraftferk; et varmekraftverk for samme og et brennkammer for bruk i tilknytning til slike verk. | |
NO20130881A1 (no) | Forbedringer ved gassturbinanlegg med CO2 fangst | |
CN102305109A (zh) | 一种富氧-煤气化烟气再热联合循环动力系统 | |
NO20110545A1 (no) | Forbedringer ved et kraftanlegg med en kombinert syklus | |
JP2010151112A (ja) | 酸素燃焼co2回収タービンシステム | |
FR2983245A1 (fr) | Procede et appareil d'alimentation en azote d'une chambre de combustion | |
RU2575519C2 (ru) | Интегрирование тепла при захвате со2 | |
NO20110359A1 (no) | Kombinert syklus kraftverk med CO2 fangst | |
Uwizeyimana et al. | A Technical Review on Potential of Oxy Combustion Process in CCGT Cycle | |
Tola | Performance Evaluation of NGCC and Coal-Fired Steam Power Plants with Integrated CCS and ORC systems | |
NO343989B1 (no) | Effektiv kombinert syklus kraftverk med CO2-innfanging og et brennkammerarrangement med separate strømmer | |
NO341852B1 (no) | Fremgangsmåte og anlegg for kombinert produksjon av elektrisk energi og vann | |
NO325913B1 (no) | Kraftverk og fremgangsmate for kombinert kraft- og varmegenerering. | |
Ekre | Novel Processes for Power Plant with CO2 Capture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |