DE102008037531A1

DE102008037531A1 - System zum Verringern der Schwefeloxid-Emissionen, die durch eine Turbomaschine erzeugt werden

Info

Publication number: DE102008037531A1
Application number: DE102008037531A
Authority: DE
Inventors: Rahul J. Chillar; Robert Warren Ponte Vedra Beach Taylor; Peter Martin Lake Forest Maly; Samuel David Draper; Amit Toprani
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2009-05-14
Also published as: JP2009115086A; CN101429891A; CH698042A2; CH698042B1; US20090120088A1; US8056318B2

Abstract

Ein Teil des durch eine Turbomaschine (100) erzeugten Abgases wird durch ein Abgas-Rückführungssystem (150) durch einen Einlassabschnitt zurückgeführt. Das System (150) verringert das Niveau der Schwefeloxide und anderer Bestandteile innerhalb des Abgasstromes (165) vor dem Zurückführen. Das System (150) kann Seewasser, Frischwasser oder Kombinationen davon als Teil eines Waschprozesses zum Verringern der Schwefeloxide und anderer Bestandteile benutzen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Anmeldung steht in Beziehung zur gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung 11/928,038 (GE Docket 227348), eingereicht am 30. Oktober 2007. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Abgas, das von einer Turbomaschine emittiert wird und mehr im Besonderen auf ein System zum Verringern der Schwefeloxide innerhalb des Abgases vor dem Zurückführen des Abgases in die Turbomaschine.
Es gibt wachsende Bedenken hinsichtlich der Langzeitwirkungen von Stickoxiden (im Folgenden NO_x) und Kohlendioxid-(im Folgenden „CO₂") und Schwefeloxid (SO_x)-Emissionen auf die Umgebung. Die zulässigen Emissionsniveaus, die durch eine Turbomaschine, wie eine Gasturbine, emittiert werden dürfen, sind stark reguliert. Betreiber von Turbomaschinen wünschen Verfahren zum Verringern der emittierten NO_x-, CO₂- und SO_x-Niveaus.
Es gibt signifikante Mengen kondensierbarer Dämpfe in dem Abgasstrom. Diese Dämpfe enthalten üblicherweise eine Vielfalt von Bestandteilen, wie Wasser, Säuren, Aldehyde, Kohlenwasserstoffe, Schwefeloxide und Chlorverbindungen. Unbehandelt beschleunigen diese Bestandteile Korrosion und Verschmutzung der internen Komponenten, wenn man ihnen den Eintritt in die Gasturbine gestattet.
Die Abgas-Rückführung (EGR) schließt allgemein das Rückführen eines Teiles des emittierten Abgases durch einen Einlassabschnitt der Turbomaschine ein, wo er mit der hereinkommenden Luftströmung vor der Verbrennung vermischt wird. Dieser Prozess erleichtert die Entfernung und Absonderung konzentrierten CO₂ und verringert auch die Niveaus der NO_x- und SO_x-Emissionen.
Es gibt einige Probleme bei den derzeit bekannten EGR-Systemen. Verunreinigungen und Feuchtigkeit innerhalb des Abgases verhindern die Benutzung einer einfachen Rückführungsschlaufe zur Verringerung der Erzeugung von Emissionen, wie SO_x-Emissionen. Turbinen-Verschmutzung, -Korrosion und beschleunigter Abrieb interner Turbomaschinen-Komponenten würden aus der Einführung des Abgases direkt in den Turbomaschinen-Einlassabschnitt resultieren. Als ein Ergebnis sollte das umgeleitete Abgas vor dem Vermischen mit der Einlassluft behandelt werden.
Aus den vorgenannten Gründen besteht ein Bedarf an einem System zum Verringern des Niveaus von SO_x-Emissionen innerhalb des zurückgeführten Abgasstromes. Das System sollte die Auswirkung der schädlichen Bestandteile innerhalb des Abgasstromes auf Turbomaschinen-Komponenten minimieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zum Verringern von Schwefeloxiden (SO_x), die innerhalb mindestens eines Abgasstromes 165 mindestens einer Turbomaschine 100 emittiert werden, einen Einlassabschnitt und einen Auslassabschnitt; wobei das System umfasst: Bereitstellen mindestens eines Abgas-Rückführungssystems (EGR) 150, umfassend mindestens ein EGR-Gebläse 167 und einen stromaufwärts angeordneten Wärmeaustauscher 300, wobei das mindestens eine EGR 150 den mindestens einen Abgasstrom 165 bei einer ersten Temperatur vom Ausgangsabschnitt der mindestens einen Turbomaschine 100 empfangen kann; wobei der mindestens eine Abgasstrom 165 SO_x bei einem ersten Niveau umfasst; Verringern des SO_x auf ein zweites Niveau und gestatten, dass der mindestens eine Abgasstrom 165 in den Einlassabschnitt bei einer zweiten Temperatur eintritt, und worin der mindestens eine Abgasstrom 165 ein Teil der gesamten Abgasströmung 147 ist, die aus der mindestens einen Turbomaschine 100 austritt und worin der stromaufwärts gelegene Wärmeaustauscher 300 stromaufwärts des mindestens einen EGR-Gebläses 167 angeordnet ist.
Das Abgas-Rückführungssystem 150 kann Bestandteile innerhalb des mindestens einen Abgasstromes 165 von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau verringern, wobei die Bestandteile mindestens eines von: NO_x, CO₂, Wasser, Chloridionen, Säuren, Aldehyde, Kohlenwasserstoffe oder Kombinationen davon umfassen.
Das System kann weiter mindestens eine EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 zum Umleiten des mindestens einen Abgasstromes 165 von der gesamten Abgasströmung 147 umfassen, die aus der mindestens einen Turbomaschine 100 austritt.
Das System kann weiter mindestens einen Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerator (HRSG) 200 umfassen, der stromabwärts des Ausgangsabschnittes der Turbomaschine 100 und stromaufwärts des stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers 300 installiert ist, wobei der mindestens eine Abgasstrom 165 vom Ausgangsabschnitt der mindestens einen Turbomaschine 100 zu einem Einlassabschnitt des mindestens einen HRSG 200 und dann von einem Auslassabschnitt des mindestens einen HRSG 200 zu einem Einlassabschnitt des stromabwärts gelegenen Wärmeaustauschers 300 strömt.
Das erste Niveau des SO_x kann einen Bereich von etwa 10 Gewichtsteilen pro Milliarde bis etwa 100 Gewichtsteilen pro Milliarde umfassen. Zusätzlich kann das zweite Niveau des SO_x des Systems einen Bereich von etwa 0,1 Gewichtsteil pro Milliarde bis etwa 20 Gewichtsteilen pro Milliarde umfassen.
Das System kann weiter umfassen: mindestens einen Wäscher 170, umfassend einen Einlassabschnitt und einen Auslassabschnitt, wobei der Einlassabschnitt des mindestens einen Wäschers 170 den mindestens einen Abgasstrom 165 von einem Auslassabschnitt des stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers 300 empfängt, und worin der Auslassabschnitt des mindestens einen Wäschers 170 gestattet, dass der mindestens eine Abgasstrom 165 zu einem Einlassabschnitt des mindestens einen EGR-Gebläses 165 strömt und der mindestens eine Wäscher 170 den mindestens einen Abgasstrom 165 aufnehmen und Bestandteile innerhalb des mindestens einen Abgasstromes 165 von einem ersten Niveau zu einem zweiten Niveau verringern kann, wobei die Bestandteile mindestens eines von: NO_x, CO₂, Wasser, Chloridionen, Säuren, Aldehyde, Kohlenwasserstoffe oder Kombinationen davon umfassen, und einen stromabwärts gelegenen Wärmeaustauscher 220, wobei der stromabwärts gelegene Wärmeaustauscher 220 stromabwärts eines Auslassabschnittes des mindestens einen Wäschers 170 und stromaufwärts des EGR-Gebläses 167 angeordnet ist, und worin der stromabwärts gelegene Wärmeaustauscher 220 die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 verringert, wobei die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165, der aus dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 austritt, etwa 120° Fahrenheit bis etwa 150° Fahrenheit beträgt, und wobei die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165, der aus dem mindestens einen stromab wärts gelegenen Wärmeaustauscher 220 austritt, etwa 60° Fahrenheit bis etwa 100° Fahrenheit beträgt. Der mindestens eine Wäscher 170 dieses Systems kann eine Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 benutzen, die frisches Wasser, Seewasser oder Kombinationen davon umfasst.
Alternativ kann das System weiter umfassen: mindestens einen Wäscher 170, umfassend einen Einlassabschnitt und einen Auslassabschnitt, wobei der Einlassabschnitt des mindestens einen Wäschers 170 den mindestens einen Abgasstrom 165 von einem Auslassabschnitt des stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers 300 empfängt, und wobei der Auslassabschnitt des mindestens einen Wäschers 170 das Fließen des mindestens einen Abgasstromes 165 zu einem Einlassabschnitt des mindestens einen EGR-Gebläses 167 gestattet, und der mindestens eine Wäscher 170 den mindestens einen Abgasstrom 165, der Schwefeldioxid-Emissionen bei einem ersten Niveau umfasst, empfangen und Bestandteile des mindestens einen Abgasstromes 165 von einem ersten Niveau zu einem zweiten Niveau verringern kann, wobei die Bestandteile mindestens eines von: NO_x, CO₂, Wasser, Chloridionen, Säuren, Aldehyde, Kohlenwasserstoffe oder Kombinationen davon umfassen, einen Umgehungsstapel 230, der stromabwärts eines Ausgangsabschnittes der mindestens einen Turbomaschine 100 und stromaufwärts des HRSG 200 verbunden ist, wobei der Umgehungsstapel 230 mit dem Abgas-Rückführungssystem integriert ist und mehrere Dämpfungsvorrichtungs-Türen 240, 242, 244, 246, die mit dem Umgehungsstapel 230 integriert sind, um eine Rückströmung des mindestens einen Abgasstromes 165 zu verhindern. Der mindestens eine Wäscher 170 benutzt hier eine Wäscher-Flüssigkeit 172, 174, die frisches Wasser, Seewasser oder Kombinationen davon umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezieht sich auf die beigefügte Zeichnung, die spezifische Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Andere Ausführungsformen mit anderen Strukturen und Betriebsweisen fallen nicht aus dem Umfang der vorliegenden Erfindung heraus.
Hierin wird eine gewisse Terminologie nur für die Bequemlichkeit des Lesers benutzt und sie ist nicht als eine Beschränkung des Umfangs der Erfindung zu verstehen. Worte, z. B., wie „obere", „untere", „links", „rechts", „vorn", „hinten", „oben", „unten", „horizontal", „vertikal", "stromaufwärts", „stromabwärts", „vor", „hinter" und Ähnliche beschreiben lediglich die in den Figuren gezeigte Konfiguration. Das Element oder die Elemente einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können tatsächlich in irgendeiner Richtung orientiert sein und die Terminologie ist daher als solche Variationen umfassend zu verstehen, sofern nichts anderes angegeben ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nimmt die Form eines Systems an, das das Niveau von SO_x-Emissionen durch Rückführen eines Teiles des Abgases mindestens einer Turbomaschine verringern kann, wobei der Teil des Abgases vor dem Wiedereintreten in die Turbomaschine mit der Einlassluft gemischt werden kann, ohne die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Einheit zu beeinflussen.
Die vorliegende Erfindung hat die technische Auswirkung des Verringerns der Niveaus von SO_x, NO_x, konzentriertem CO₂ und anderer nachteiliger Bestandteile, die alle innerhalb eines Teiles des Abgases (im Folgenden „Abgasstrom" oder Ähnliches) vorhanden sein können. Diese Niveaus können von einem ersten zu einem zweiten Niveau verringert werden. Die vorliegende Erfindung kann zwei Verfahren zum Verringern der Niveaus von SO_x, NO_x, konzentriertem CO₂ und anderer schädlicher Bestandteile beinhalten.
Die vorliegende Erfindung kann die Temperatur des Abgasstromes auf eine Sättigungstemperatur vermindern, bei der die vorgenannten Bestandteile kondensieren und dann entfernt werden können. Die vorliegende Erfindung kann auch die Temperatur verringern und ein Waschverfahren (oder Ähnliches) bei der Abgasstrom-Temperatur benutzen.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Vielfalt von Turbomaschinen angewendet werden, die ein gasförmiges Strömungsmittel erzeugen, wie eine Hochleistungs-Gasturbine, eine Flugzeug-Gasturbine oder Ähnliches (im Folgenden als „Gasturbine" bezeichnet), darauf jedoch nicht beschränkt. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann entweder auf eine einzelne Gasturbine oder mehrere Gasturbinen angewendet werden. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf eine Gasturbine angewandt werden, die in einem einfachen Zyklus oder einem kombinierten Zyklus arbeitet.
Im Allgemeinen umfasst das Abgas-Rückführungssystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Elementen. Die Konfiguration und Reihenfolge der Elemente können durch die Zusammensetzung des Abgases und die Art des benutzten Kühl-Strömungsmittels diktiert werden. Im Allgemeinen sind die Stufen, die das Abgas-Rückführungs-Verfahren umfassen: Kühlen, Bestandteils-Verminderung und Vermischen. Wird die vorliegende Erfindung benutzt, dann kann das umgeleitete Gas, vermischt mit Einlassluft, ohne Schaden in den Turbineneinlass eingeführt werden. Wie im Folgenden beschrieben, können mehrere Anordnungen benutzt werden, um die Abgas-Behandlung auszuführen.
Wie unten beschrieben, kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens ein EGR-Gebläse und einen stromaufwärts angeordneten Wärmeaustauscher, mindestens ein EGR-Gebläse, einen stromaufwärts angeordneten Wärmeaustauscher und mindestens einen Wäscher oder mindestens ein EGR- Gebläse, einen stromaufwärts angeordneten Wärmeaustauscher, mindestens einen Wäscher und mindestens einen stromabwärts angeordneten Wärmeaustauscher benutzen.
Eine der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann mehrere Dämpfungsvorrichtungs-Türen einschließen, die ein Rückfließen des Abgasstromes in einen Abschnitt der Turbomaschine verhindern können. Eine der Ausführungsformen kann auch mindestens einen Injektor einschließen, der ein Reagenz zum Verringern des Niveaus schädlicher Bestandteile innerhalb des Abgasstromes einführen kann, und mindestens einen elektrostatischen Nassausfäller zum Entfernen der vorerwähnten Bestandteile, einschließlich der Sulfitteilchen.
Obwohl die vorliegende Erfindung das Benutzen mindestens eines Wäschers zum Entfernen von SO_x-Verbindungen und möglicherweise zum Verringern der Temperatur des Abgasstromes beschreibt, können andere Mittel eingesetzt werden. Z. B., darauf jedoch nicht beschränkt, können andere Absorbergefäße, einschließlich eines Sprühturmes, eines verdampfendes Gas konditionierenden Turmes oder Ähnlicher, zum Ausführen der Funktionen des Wäschers benutzt werden.
In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die unten beschrieben werden, kann der Wäscher eine Wäscher-Flüssigkeit benutzen, die frisches Wasser, Seewasser oder Kombinationen davon einschließen kann.
Im Allgemeinen ist die Zusammensetzung von Seewasser dynamisch zwischen und innerhalb einzelner Quellen. Variationen in der Alkalität des Seewassers können die Wirksamkeit des Entfernens des SO_x und auch die Strömungsraten der in dem Wäscher benutzten Flüssigkeiten (im Folgenden „Wäscher-Flüssigkeiten") beeinflussen. Um den Einfluss der Wäscher- Flüssigkeits-Charakteristika auf die Leistungsfähigkeit des ERG 150 zu minimieren, kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Seewasser und Frischwasser vor dem Einführen in den mindestens einen Wäscher 170 vermengen. Die vermengte Flüssigkeit kann den Einfluss von Variationen in der Seewasser-Zusammensetzung minimieren.
Die Elemente der vorliegenden Erfindung, wie, darauf jedoch nicht beschränkt, ein EGR-Gebläse, Wäscher und Wärmeaustauscher (ein oder mehrere) können aus irgendwelchen Materialien hergestellt sein, die der Betriebsumgebung, unter der das Abgas-Rückführungssystem funktionieren und arbeiten kann, widerstehen.
Bezugnehmend auf die Figuren, in denen die verschiedenen Bezugsziffern gleiche Elemente in allen Ansichten repräsentieren, ist 1 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 1 veranschaulicht eine Gasturbine 100, einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (HRSG) 200 und ein Abgas-Rückführungssystem 150.
Alternativ kann das Abgas-Rückführungssystem 150 an einer Gasturbine 100 benutzt werden, die an einer Stelle angeordnet ist, die den HRSG 200 nicht aufweist.
Die Gasturbine 100 umfasst einen Kompressor 110, der eine Welle 120 aufweist. Luft tritt in den Einlass des Kompressors bei 125 ein, wird durch den Kompressor 110 komprimiert und dann an ein Verbrennungssystem 130 abgegeben, wo ein Brennstoff 135, wie Erdgas, darauf jedoch nicht beschränkt, verbrannt wird, um energiereiche Verbrennungsgase bereitzustellen, die die Turbine 145 antreiben. In der Turbine 145 wird die Energie der heißen Gase in Arbeit umgewandelt, die zum Antrieben des Kompressors 110 über die Welle 120 benutzt wird, wobei der Rest für brauchbare Arbeit zum Antrieb einer (nicht veranschaulichten) Last verfügbar ist.
Das Abgas-Rückführungssystem 150, wie in 1 veranschaulicht, umfasst mindestens eine EGR-Dämpfungsvorrichtung 155, mindestens einen stromabwärts angeordneten Wärmeaustauscher 300 und mindestens ein EGR-Gebläse 167.
Die mindestens eine EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 kann die gesamte Abgasströmung 147 zwischen einem nicht zurückgeführten Abgas 160 und mindestens einem Abgasstrom 165 aufteilen. Die mindestens eine EGR-Dämpfungsvorichtung 155 kann von einer Größe und hergestellt aus einem Material sein, die in der Lage sind, den physikalischen Eigenschaften des mindestens einen Abgasstromes 165 zu widerstehen, wie einer Strömungsrate von etwa 10.000 US-Pfund/h bis etwa 50.000.000 US-Pfund/h und einer Temperatur von etwa 100° Fahrenheit bis 1.500° Fahrenheit, darauf jedoch nicht beschränkt.
Eine Bedienungsperson der Gasturbine 100 kann die Position der mindestens einen EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 auf der Grundlage der erwünschten Strömungsrate des mindestens einen Abgasstromes 165 bestimmen. Der mindestens eine Abgasstrom 165 kann stromabwärts der mindestens einen EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 zu einem Einlassabschnitt des mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers 300 strömen.
Der mindestens eine stromaufwärts gelegene Wärmeaustauscher 300 kann stromabwärts der mindestens einen EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 angeordnet sein und den mindestens einen Abgasstrom 165 aufnehmen, der aus der EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 austritt. Der mindestens eine stromaufwärts gele gene Wärmeaustauscher 300 und der mindestens eine stromabwärts gelegene Wärmeaustauscher 220 (in 1 nicht dargestellt) kann entweder allein oder im Tandem zum Verringern der Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 auf unterhalb einer Sättigungstemperatur arbeiten. Dies kann das Kondensieren eines Teiles des mindestens einen Abgasstromes 165 (im Folgenden „Kondensat") gestatten, das die oben beschriebenen schädlichen Bestandteile einschließen kann. Jeder Wärmeaustauscher 220, 300 schließt ein Kondensatsammelsystem (nicht dargestellt) ein, das die Entfernung von Teilchen gestattet, die durch das Kondensat mitgerissen sind.
Der mindestens eine stromaufwärts gelegene Wärmeaustauscher 300 kann daher den mindestens einen Abgasstrom 165 auf einen Bereich von etwa 60° Fahrenheit bis etwa 100° Fahrenheit abkühlen.
Der mindestens eine stromaufwärts gelegene Wärmeaustauscher 300 kann eine stromaufwärts vorhandene Kühlflüssigkeit 302, 304 aufnehmen und dann wieder abgeben, die von einer Art sein kann, die die erforderliche Wärmeübertragung zur Verringerung der Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165, wie diskutiert, gestattet.
Das mindestens eine EGR-Gebläse 167 dient zum Überwinden des Druckabfalles des ERG-Systems 150. Das mindestens eine EGR-Gebläse 167 kann somit gestatten, dass der mindestens eine Abgasstrom 165 durch das EGR-System 150 strömt. Der mindestens eine Wäscher 170 kann auch einen Teil der SO_x-Emissionen innerhalb des mindestens eines Abgasstromes 165 von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau entfernen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Bedienungsperson der mindestens einen Turbomaschine die Anforderungen des zweiten Niveaus bestimmen.
Nach dem Hindurchströmen durch das mindestens eine EGR-Gebläse 167 kann der mindestens eine Abgasstrom 165 stromabwärts zum Kompressor 110 fließen. Das Abgas-Rückführungssystem 150 kann dann Einlassluft 125 mit dem mindestens einen Abgasstrom 165 vor der durch den Kompressor 110 ausgeführten Komprimierung vermischen.
Im Gebrauch funktioniert das Abgas-Rückführungssystem 150 der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während des Betriebes der Gasturbine 100. Die EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 kann angeordnet werden, um die erwünschte Strömungsrate des mindestens einen Abgasstromes 165 zu gestatten und das nicht zurückgeführte Abgas 160 kann durch einen (nicht dargestellten) Abgasstapel (stack) oder Ähnliches strömen. Der mindestens eine Abgasstrom 165 kann dann stromabwärts durch den mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300, wie oben beschrieben, strömen. In dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 kann die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 auf einen Temperaturbereich verringert werden, der die Verringerung der SO_x-Emissionen von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau gestattet. Der mindestens eine Abgasstrom 165 kann dann zu dem mindestens einen EGR-Gebläse 167 und dann stromabwärts in den Kompressor 110 fließen.
Die unten diskutierten und in den 2 bis 5 veranschaulichten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung modifizieren den Strömungspfad des mindestens einen Abgasstromes 165 und die Konfiguration des Abgas-Rückführungssystems 150. Die Diskussion jeder Ausführungsform wird die Unterschiede gegenüber der oben diskutierten Ausführungsform betonen.
2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 veranschaulicht, ist der primäre Unterschied zwischen dieser zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform die Stelle des mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers 300. In dieser zweiten Ausführungsform kann der mindestens eine stromaufwärts gelegene Wärmeaustauscher 300 stromabwärts des HRSG 200 und stromaufwärts der mindestens einen EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 angeordnet sein. Diese Konfiguration kann eine größere Wärmeextraktion aus der gesamten Abgasströmung 147 gestatten. Das nicht zurückgeführte Abgas 160 kann dann woanders benutzt werden, wie, darauf jedoch nicht beschränkt, in einem Boiler, der Dampf für ein Verfahren und/oder Energieerzeugung erzeugen kann.
3 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In dieser dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Abgas-Rückführungssystem 150 einschließen: mindestens eine EGR-Dämpfungsvorrichtung 155, mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300, mindestens einen Wäscher 170, einen Rückführungstank 180 und mindestens ein EGR-Gebläse 167.
Die mindestens eine EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 und der mindestens eine stromaufwärts angeordnete Wärmeaustauscher 300 können, wie vorher beschrieben, arbeiten.
Ein Wäschersystem (im Folgenden „Wäscher") wird allgemein als eine Vorrichtung zur Kontrolle der Luftverunreinigung angesehen, der Teilchen und/oder andere Emissionen aus industriellen Abgasströmen entfernen kann. Ein Wäscher kann einen „Waschprozess" oder Ähnliches benutzen, der eine Flüssigkeit einschließt, um unerwünschte Verunreinigungen aus einem Gasstrom zu „waschen".
Der mindestens eine Wäscher 170 kann eine Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 aufnehmen und später abgeben, die von einer Art sein kann, die die Wärmeübertragung gestattet, die erforderlich ist, um die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165, wie diskutiert, zu vermindern. Die Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 absorbiert im Allgemeinen einen Teil der schädlichen Bestandteile innerhalb des mindestens einen Abgasstromes 165.
In dieser dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 Frischwasser sein. Das Frischwasser kann von einer natürlichen Quelle geliefert werden, wie einem Frischwasser-See oder einem solchen Brunnen, darauf jedoch nicht beschränkt. Das Frischwasser kann auch von einer Regierungsquelle, wie einem städtischen Wassersystem oder Ähnlichem, geliefert werden, darauf jedoch nicht beschränkt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der mindestens eine Wäscher 170 horizontal angeordnet sein, was die Handhabung großer Volumina des mindestens einen Abgasstromes 165 in einer wirtschaftlichen und effizienten Weise gestatten mag. Der horizontal angeordnete Wäscher 170 kann auch billiger herzustellen, einfacher zu installieren und billiger in Stand zu halten sein als ein ähnlicher, vertikal angeordneter Wäscher.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der mindestens eine Wäscher 170 SO_x-Emissionen von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau verringern. So kann, z. B., die Verringerung der SO_x-Emissionen das erste Niveau in einem Bereich von etwa 10 Gewichtsteilen pro Milliarde bis etwa 100 Gewichtsteilen pro Milliarde und das zweite Niveau in einem Bereich von etwa 0,1 Gewichtsteil pro Milliarde bis etwa 20 Gewichtsteilen pro Milliarde einschließen, darauf jedoch nicht beschränkt.
Der mindestens eine Wäscher 170 kann auch einen Teil der Vielzahl von Verunreinigungen (nicht dargestellt) innerhalb des mindestens einen Abgasstromes 165 von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau entfernen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Bedienungsperson der mindestens einen Turbomaschine die Anforderungen des zweiten Niveaus bestimmen. Die Bestandteile können, z. B., mindestens eines von: NO_x, CO₂, Wasser, Chloridionen, Säuren, Aldehyde, Kohlenwasserstoffe oder Kombinationen davon einschließen, darauf jedoch nicht beschränkt.
Das Abgas-Rückführungssystem 150 kann erfordern, dass der mindestens eine Wäscher 170 hohe Strömungsraten aufweist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Rückführungstank 180 benutzt werden, um die Strömungsrate der Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 zu erhöhen. Wie dargestellt, kann ein Teil 174 der Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 in den Rückführungstank 180 strömen und dann durch Leitung 172 wieder in den mindestens einen Wäscher 170.
In Abhängigkeit von der Quelle des Frischwassers kann mindestens eine Wasserreinigungs-Vorrichtung 177 mit dem mindestens einen Wäscher 170 oder dem Rückführungstank 180 integriert werden. Die mindestens eine Wasserreinigungs-Vorrichtung 177 kann möglicherweise im Frischwasser existierende schädliche Bestandteile entfernen. Wie dargestellt, kann die mindestens eine Wasserreinigungs-Vorrichtung 177 benachbart einem Einlassabschnitt des Wäschers 170, benachbart einem Einlassabschnitt des Rückführungstanks 180 und/oder benachbart einem Auslassabschnitt des Rückführungstanks 180 angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung kann die Menge des dem Abgassystem-Rückführungssystems 150 zugeführten neuen Wassers verringern, indem sie gestattet, dass ein Rückführungstank-Ausfluss 182 von dem Rückführungstank 180 als eine Kühlflüssigkeits-Zuführung zu dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 funktioniert. Hier kann, z. B., der Rückführungstank-Ausfluss 182 einen unabhängigen Strömungspfad in den mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 bilden, darauf jedoch nicht beschränkt. Alternativ kann der Rückführungstank-Ausfluss 182 mit dem stromaufwärts gelegenen Kühlflüssigkeits-Zuführungspfad 302 gemischt werden.
Das Integrieren des Rückführungstank-Auslasses 182 mit dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 kann die Gesamteffizienz des Abgassystems 150 erhöhen.
Nach dem Waschprozess kann der mindestens eine Abgasstrom 165 stromabwärts zu dem mindestens einen EGR-Gebläse 167 fließen, wie vorher beschrieben. Das Abgas-Rückführungssystem 150 kann dann die Einlassluft 125 mit dem mindestens einen Abgasstrom 165 vermischen, bevor die Kompression durch den Kompressor 110 ausgeführt wird, wie vorher beschrieben.
Im Gebrauch funktioniert das Abgas-Rückführungssystem 150 der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während des Betriebes der Gasturbine 100. Die EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 kann angeordnet werden, um die erwünschte Strömungsrate des mindestens einen Abgasstromes 165 zu gestatten und das nicht zurückgeführte Abgas 160 durch einen (nicht dargestellten) Abgasstapel oder Ähnliches strömen kann. Der mindestens eine Abgasstrom 165 kann dann stromabwärts durch den mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300, wie oben beschrieben, fließen. In dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 kann die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 auf einen Temperaturbereich verringert werden, der die Verminderung von SO_x-Emissionen von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau gestattet.
Als Nächstes kann der mindestens eine Abgasstrom 165 dann zu dem mindestens einen Wäscher 170 fließen. In dem mindestens einen Wäscher 170 kann die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 auf unterhalb der Sättigungs-Temperatur vermindert werden. Die eingesetzte Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 kann durch den Rückführungstank 180 fließen, wo mindestens eine Wasserreinigungs-Vorrichtung 177 schädliche Bestandteile aus dem Frischwasser entfernt.
Als Nächstes kann der mindestens eine Abgasstrom 165 stromabwärts des mindestens einen Wäschers 170 zu dem mindestens einen EGR-Gebläse 167 und dann stromabwärts in den Kompressor 110 strömen.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Der Schlüsselunterschied zwischen dieser vierten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass Seewasser, im Gegensatz zu Frischwasser, als die Wäscher-Flüssigkeit innerhalb des mindestens ei nen Wäschers 170 in dieser vierten Ausführungsform benutzt wird. In dieser vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Abgas-Rückführungssystem 150 einschließen: mindestens eine EGR-Dämpfungsvorrichtung 155, mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300, mindestens einen Wäscher 170, mindestens ein EGR-Gebläse 167 und mindestens einen Filter 210.
Die mindestens eine EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 und der mindestens eine stromaufwärts gelegene Wärmeaustauscher 300 können, wie vorstehend beschrieben, funktionieren.
Wie diskutiert, kann ein Wäscher einen „Waschprozess" oder ähnliches benutzen, einschließend einer Flüssigkeit zum „Waschen" unerwünschter Verunreinigungen aus einem Gasstrom. Ein Seewasser benutzender Wäscher mag keine Reagenzien erfordern. Statt dessen wird Seewasser-Alkalität oder -Pufferkapazität zum Neutralisieren des Abgas-SO_x benutzt.
Der mindestens eine Wäscher 170 kann horizontal angeordnet sein, wie diskutiert, und er kann eine Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 aufnehmen und später wieder abgeben, die von einer Art sein kann, die die Wärmeübertragung gestattet, die zum Absenken der Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 erforderlich ist, wie diskutiert. In dieser vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 Seewasser.
Die vorliegende Erfindung kann die Menge des dem Abgas-Rückführungssystem 150 zugeführten neuen Wassers dadurch verringern, dass das von der Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 Abgegebene 174 als eine Kühlflüssigkeits-Zufuhr zu dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 benutzt wird. Das Abgegebene 174 kann, z. B., einen unabhängigen Strömungspfad in den mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 bilden, darauf jedoch nicht beschränkt. Alternativ kann das Abgegebene 174 mit dem stromaufwärts gelegenen Kühlflüssigkeits-Zufuhrpfad 302 vermischt werden.
Das Integrieren des Abgegebenen 174 mit dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 kann die Gesamteffizienz des Abgas-Rückführungssystems 150 erhöhen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der mindestens eine Wäscher 170 SO_x-Emissionen von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau verringern, wie diskutiert. So kann, z. B., die Verringerung der SO_x-Emission das erste Niveau bei einem Bereich von etwa 10 Gewichtsteilen pro Milliarde bis etwa 100 Gewichtsteile pro Milliarde und das zweite Niveau bei einem Bereich von etwa 0,1 Gewichtsteil pro Milliarde bis etwa 20 Gewichtsteile pro Milliarde einschließen, darauf jedoch nicht beschränkt.
Der mindestens eine Wäscher 170 kann auch einen Teil der (nicht dargestellten) mehreren Bestandteile innerhalb des mindestens einen Abgasstromes 165 von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau entfernen.
In Abhängigkeit von der Quelle des Seewassers kann die mindestens eine Wasserreinigungs-Vorrichtung 177 mit dem mindestens einen Wäscher 170 integriert werden. Die mindestens eine Wasserreinigungs-Vorrichtung 177 kann möglicherweise im Seewasser existierende schädliche Bestandteile entfernen, wie diskutiert. Wie dargestellt, kann die mindestens eine Wasserreinigungs-Vorrichtung 177 benachbart einem Einlassabschnitt des Wäschers 170 angeordnet sein.
Nach dem Waschprozess kann der mindestens eine Abgasstrom 165 stromabwärts zu dem mindestens einen EGR-Gebläse 167, wie vorstehend beschrieben, fließen. Das Abgas-Rückführungssystem 150 kann dann stromabwärts zu mindestens einem Filter 210 fließen, der eine Ergänzung zu irgendeinem existierenden Filter oder einem Filtersystem, das durch die Gasturbine 100 benutzt wird, sein kann, wie einem Einlassfiltersystem, darauf jedoch nicht beschränkt. Der mindestens eine Filter 210 kann als ein Entfeuchter dienen, um mitgerissenes Wasser zu entfernen, das Salz und Säuren enthalten kann, die den Einlass der Gasturbine 100 beeinträchtigen können. Der mindestens eine Filter 210 kann auch Salze entfernen.
Seewasser schließt natürlich vorkommende Salze ein, die die Entfernung von SO_x unterstützen. Diese Salze sollten jedoch vor dem Eintreten in den Kompressor 110 der Gasturbine 100 aus dem mindestens einen Abgasstrom 165 entfernt werden. Der mindestens eine Filter 210 kann eine Komponente mit hohem Chloridgehalt oder Ähnliches zum Entfernen der Salze einschließen.
Nach dem Hindurchströmen durch den mindestens einen Filter 210 kann sich der mindestens eine Abgasstrom 165 dann mit der Einlassluft 125 vor der Kompression durch den Kompressor 110 vermischen, wie oben beschrieben.
Im Gebrauch funktioniert das Abgas-Rückführungssystem 150 der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung während des Betriebes der Gasturbine 100. Die EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 kann so angeordnet sein, dass sie die erwünschte Strömungsrate des mindestens einen Abgasstromes 165 gestattet und das nicht zurückgeführte Abgas 160 kann durch einen (nicht dargestellten) Abgasstapel oder Ähnliches strömen. Der mindestens eine Abgasstrom 165 kann dann stromab wärts durch den mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 strömen, wie oben beschrieben. In dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 kann die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 auf einen Temperaturbereich vermindert werden, der die Verringerung von SO_x-Emissionen von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau gestattet.
Als Nächstes kann der mindestens eine Abgasstrom 165 dann zu mindestens einem Wäscher 170 strömen. In dem mindestens einen Wäscher 170 kann die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 auf unter die Sättigungs-Temperatur vermindert werden. Der Einsatz der Wäscher-Flüssigkeit 172, 174 kann dann durch den Rückführungstank 180 strömen, wo mindestens eine Wasserreinigungs-Vorrichtung 177 die schädlichen Bestandteile innerhalb des Seewassers entfernen kann.
Als Nächstes kann der mindestens eine Abgasstrom 165 stromabwärts des mindestens einen Wäschers 170 zu dem mindestens einen EGR-Gebläse 167 und dann durch den mindestens einen Filter 210 und dann stromabwärts in den Kompressor 110 strömen.
5 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die Konfiguration dieser fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Wärmeentfernung aus dem mindestens einen Abgasstrom 165 durch mehrere Wärmeaustauscher gestatten, die stromaufwärts und stromabwärts des mindestens eines Wäschers 170 angeordnet sind.
Der Schlüsselunterschied zwischen dieser fünften Ausführungsform und der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Einschluss des mindestens einen stromabwärts gelegenen Wärmeaustauschers 220 in das Abgas-Rückführungssystem 150. Ein Nutzen des Einsatzes mehrerer Wärmeaustauscher schließt das Minimieren der Korrosion auf den primären Wärmeaustauscher, den mindestens einen stromaufwärts Wärmeaustauscher 300 in der vorliegenden Ausführungsform, ein. Der sekundäre Wärmeaustauscher, der mindestens eine stromabwärts gelegene Wärmeaustauscher 220 in der vorliegenden Ausführungsform, kann weiter die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 verringern, nachdem der größte Teil der schädlichen Bestandteile entfernt worden ist. Diese Konfiguration kann relativ kleinere Wärmeaustauscher als bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gestatten.
Wie in 5 dargestellt, ist ein anderer Nutzen des Einsatzes mehrerer Wärmeaustauscher das Verringern der Menge frischen Wassers, das dem Abgas-Rückführungssystem 150 zugeführt wird. Das aus dem mindestens einen stromabwärts gelegenen Wärmeaustauscher 220 Austretende 224 kann gereinigt und dann mit der Kühlflüssigkeit 302 von stromaufwärts für den mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 vermischt werden.
In dieser fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Abgas-Rückführungssystem 150 einschließen: mindestens eine EGR-Dämpfungsvorrichtung 155, mindestens einen stromaufwärts angeordneten Wärmeaustauscher 300, mindestens einen Wäscher 170, mindestens einen stromabwärts gelegenen Wärmeaustauscher 220, mindestens ein EGR-Gebläse 167, mindestens einen Filter 210, die alle vorstehend diskutiert wurden, mit Ausnahme des mindestens einen stromabwärts gelegenen Wärmeaustauschers 250, der im Folgenden diskutiert wird.
Der mindestens eine stromabwärts gelegene Wärmeaustauscher 220 kann stromabwärts des mindestens einen Wäschers 170 und stromaufwärts des mindestens einen EGR-Gebläses 167 angeordnet sein. Der mindestens eine stromabwärts gelegene Wärmeaustauscher 220 kann den mindestens einen Abgasstrom 165 auf eine vernünftige Temperatur kühlen, sodass die Leistungsfähigkeit der Gasturbine 100 nicht durch eine heiße Einlassluft beeinträchtigt werden kann. Der mindestens eine stromabwärts gelegene Wärmeaustauscher 220 kann, z. B., die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 auf einen Bereich von etwa 35° (etwa oberhalb der Gefriertemperatur) Fahrenheit bis etwa 100° Fahrenheit verringern, darauf jedoch nicht beschränkt.
Der mindestens eine stromabwärts gelegene Wärmeaustauscher 220 kann eine Kühlflüssigkeit 222, 224 von stromabwärts aufnehmen und dann wieder abgeben, die von einer Art sein kann, die die Menge der Wärmeübertragung gestattet, die zum Verringern der Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 erforderlich ist.
wie dargestellt, kann der Auslass 224 der Kühlflüssigkeit 222, 224 stromabwärts eine Kühlflüssigkeits-Zufuhr zu dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 liefern. Der Auslass 224 kann, z. B., einen unabhängigen Strömungspfad in den mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 bilden, darauf jedoch nicht beschränkt. Alternativ kann der Auslass 224 mit dem stromaufwärts gelegenen Kühlflüssigkeits-Zufuhrpfad 302 vermischt werden.
Das Integrieren des Auslasses 224 mit dem mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 kann die Gesamtwirksamkeit des Abgas-Rückführungssystem 150 erhöhen.
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann den Betrieb des mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers 300, des mindestens einen stromabwärts gelegenen Wärmeaustauschers 220 und des mindestens einen Wäschers 170 integrieren, um Wärme von dem mindestens einen Abgasstrom 165 stufenweise zu entfernen und so dessen Temperatur verringern, wie als Nächstes beschrieben wird.
Im Gebrauch funktioniert das Abgas-Rückführungssystem 150 der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während sich die Gasturbine 100 in Betrieb befindet. Die EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 kann so angeordnet sein, dass sie die erwünschte Strömungsrate des mindestens einen Abgasstromes 165 gestattet, wie vorstehend beschrieben. Der mindestens eine Abgasstrom 165 kann dann stromabwärts durch den mindestens einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher 300 strömen, der die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 zu einem Bereich von etwa 120° Fahrenheit bis etwa 150° Fahrenheit verringern kann.
Als Nächstes kann der mindestens eine Abgasstrom 165 stromabwärts zu dem mindestens einen Wäscher 170 fließen, wie oben beschrieben. Der mindestens eine Abgasstrom 165 kann dann stromabwärts des mindestens einen Wäschers 170 durch den mindestens einen stromabwärts gelegenen Wärmeaustauscher 220 fließen, der die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes 165 auf einen Bereich von etwa 60° Fahrenheit bis etwa 100° Fahrenheit verringern kann.
Als Nächstes kann der mindestens eine Abgasstrom 165 stromabwärts des mindestens einen Wäschers 170 zu dem min destens einen EGR-Gebläse 167 und dann durch den mindestens einen Filter 110 und dann stromabwärts in den Kompressor 110 fließen.
6 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Systems zum Verringern von SO_x-Emissionen gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Schlüsselunterschied zwischen dieser sechsten Ausführungsform und allen vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Einschluss mehrerer Dämpfungsvorrichtungs-Türen 240, 242, 244, 246 und eines Umgehungsstapels 230 (stack) in das Abgas-Rückführungssystem 150. Die Merkmale dieser sechsten Ausführungsform können in irgendeine der vorher beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingebaut werden.
Der Umgehungsstapel 230 und die mehreren Dämpfungsvorrichtungs-Türen 240, 242, 244, 246 können in Verbindung mit der mindestens einen EGR-Dämpfungsvorrichtung 155 benutzt werden, um das Abgas-Rückführungssystem 150 bis zur vollen EGR-System-Strömung zu bringen. Der Umgehungsstapel 230 und die mehreren Dämpfungsvorrichtungs-Türen 240, 242, 244, 246 können den internen Zugang zum Abgas-Rückführungssystem 150 gestatten und dessen gesamte Kühlzeit vermindern. Der Umgehungsstapel 230 und die mehreren Dämpfungsvorrichtungs-Türen 240, 242, 244, 246 können auch die Geschwindigkeit und Betriebsfähigkeit der Gasturbine 100 von der Geschwindigkeit und Betriebsfähigkeit des Abgas-Rückführungssystems 150 abkoppeln.
Jede der mehreren Dämpfungsvorrichtungs-Türen 240, 242, 244, 246 kann ein Regulierventil umfassen, das die Möglichkeit eines Rückflusses des mindestens einen Abgasstromes 165 in die Gasturbine 100 verringern kann.
Dämpfungsvorrichtungs-Türen 242 und 244 können in einer Weise arbeiten, dass sie den Kompressor 110 während eines Versagens des Abgas-Rückführungssystems 150 vor einem Einsaugen schützen. Dämpfungsvorrichtungs-Tür 246 kann das Abgas-Rückführungssystem 150 vor dem Empfang des mindestens einen Abgasstromes 165 schützen, wenn es nicht in Betrieb ist.
Die hierin benutzte Terminologie dient nur dem Zweck des Beschreibens spezieller Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht einschränken. Die Singularformen „ein", „eine" und „der/die/das", wie sie hierin benutzt werden, sollen ebenso die Pluralformen einschließen, sofern der Kontext nicht klar etwas anderes anzeigt. Es sollte weiter klar sein, dass die Begriffe „umfasst" und/oder „umfassend", wenn sie in dieser Anmeldung benutzt werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Stufen, Betriebsweisen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber die Anwesenheit oder Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Zahlen, Stufen, Betriebsweisen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Obwohl spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurden, sollte klar sein, dass irgendeine Anordnung, die den gleichen Zweck erzielen soll, für die gezeigten spezifischen Ausführungsformen eingesetzt werden kann, und dass die Erfindung andere Anwendungen in anderen Umgebungen hat. Diese Anmeldung soll irgendwelche Adaptionen oder Variationen der vorliegenden Erfindung mit abdecken. Die folgenden Ansprüche sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränken.
Ein Teil des durch eine Turbomaschine 100 erzeugten Abgases wird durch ein Abgas-Rückführungssystem 150 durch ei nen Einlassabschnitt zurückgeführt. Das System 150 verringert das Niveau der Schwefeloxide und anderer Bestandteile innerhalb des Abgasstromes 165 vor dem Zurückführen. Das System 150 kann Seewasser, Frischwasser oder Kombinationen davon als Teil eines Waschprozesses zum Verringern der Schwefeloxide und anderer Bestandteile benutzen.

100: Turbomaschine
110: Kompressor
120: Welle
125: Einlassluft
130: Verbrennungssystem
135: Brennstoff
140: Verbrennungsgas
145: Turbine
147: Gesamte Abgasströmung
150: Abgas-Rückführungssystem (EGR)
155: ERG-Dämpfungsvorrichtung
160: Nicht zurückgeführtes Abgas
165: Abgasstrom
167: EGR-Gebläse
170: Wäscher
172, 174: Wäscher-Flüssigkeit
177: Wasserreinigungs-Vorrichtung
180: Rückführungstank
182: Rückführungstank-Auslass
200: HRSG
210: Filter
220: Stromabwärts gelegener Wärmeaustauscher
222, 224: Kühlflüssigkeit stromabwärts
230: Umgehungsstapel (stack)
240, 242, 244, 246: Dämpfungsvorrichtungs-Türen
300: Stromaufwärts gelegener Wärmeaustauscher
302, 304: Kühlflüssigkeit stromaufwärts

Claims

System zum Verringern von Schwefeloxiden (SO_x), die in mindestens einem Abgasstromes (165) mindestens einer Turbomaschine (100) enthalten sind, die einen Einlassabschnitt und einen Auslassabschnitt aufweist, wobei das System beinhaltet: mindestens eine Abgas-Rückführungssystems (EGR) (150), umfassend mindestens ein EGR-Gebläse (167) und einen stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauscher (300), wobei das mindestens eine EGR (150): – den mindestens einen Abgasstrom (165) bei einer ersten Temperatur von dem Auslassabschnitt der mindestens einen Turbomaschine (100) empfangen kann, wobei der mindestens eine Abgasstrom (165) (SO_x) bei einem ersten Niveau umfasst; – das Schwefeloxid (SO_x) auf ein zweites Niveau verringern kann und – gestatten kann, dass der mindestens eine Abgasstrom (165) in den Einlassabschnitt bei einer zweiten Temperatur eintritt, und wobei der mindestens eine Abgasstrom (165) ein Teil der gesamten Abgasströmung (147) ist, die aus der mindestens einen Turbomaschine (100) austritt, und wobei der stromaufwärts gelegene Wärmeaustauscher (300) stromaufwärts des mindestens einen EGR-Gebläses (167) angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, worin das Abgas-Rückführungssystem (150) Bestandteile innerhalb des mindestens einen Ab gasstromes (165) von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau verringert, wobei die Bestandteile mindestens eines von: NO_x, CO₂, Wasser, Chloridionen, Säuren, Aldehyde, Kohlenwasserstoffe oder Kombinationen davon umfasst.
System nach Anspruch 1, weiter umfassend mindestens eine EGR-Dämpfungsvorrichtung (155) zum Ablenken des mindestens einen Abgasstromes (165) aus der gesamten Abgasströmung (147), die aus der mindestens einen Turbomaschine (100) austritt.
System nach Anspruch 1, weiter umfassend mindestens einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (HRSG) (200), der stromabwärts des Ausgangsabschnittes der Turbomaschine (100) und stromaufwärts des stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers (300) installiert ist, wobei der mindestens eine Abgasstrom (165) von dem Auslassabschnitt der mindestens einen Turbomaschine (100) zu einem Einlassabschnitt des mindestens einen HRSG (200) und dann von einem Auslassabschnitt des mindestens einen HRSG (200) zu einem Einlassabschnitt des stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers (300) fließt.
System nach Anspruch 1, worin das erste Niveau des SO_x einen Bereich von etwa 10 Gewichtsteilen pro Milliarde bis etwa 100 Gewichtsteile pro Milliarde umfasst.
System nach Anspruch 1, worin das zweite Niveau des SO_x einen Bereich von etwa 0,1 Gewichtsteil pro Milliarde bis etwa 20 Gewichtsteile pro Milliarde umfasst.
System nach Anspruch 5, weiter umfassend: mindestens einen Wäscher (170), mit einem Einlassabschnitt und einem Auslassabschnitt, wobei der Einlassabschnitt des mindestens einen Wäschers (170) den mindestens einen Abgasstrom (165) von einem Auslassabschnitt des stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers (300) empfängt und worin der Auslassabschnitt des mindestens einen Wäschers (170) den mindestens einen Abgasstrom (165) zu einem Einlassabschnitt des mindestens einen EGR-Gebläses (167) strömen lässt; wobei der mindestens eine Wäscher (170): den mindestens einen Abgasstrom (165) empfangen und Bestandteile innerhalb des mindestens einen Abgasstromes (165) von einem ersten Niveau zu einem zweiten Niveau verringern kann, wobei die Bestandteile mindestens eines von: NO_x, CO₂, Wasser, Chloridionen, Säuren, Aldehyde, Kohlenwasserstoffe oder Kombinationen davon umfasst, und mit einem stromabwärts gelegenen Wärmeaustauscher (220), wobei der stromabwärts gelegenen Wärmeaustauscher (220) stromabwärts eines Auslassabschnittes des mindestens einen Wäschers (170) und stromaufwärts des EGR-Gebläses (167) angeordnet ist, und worin der stromabwärts gelegene Wärmeaustauscher (220) die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes (165) verringert; wobei die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes (165), der aus dem mindestens einen stromaufwärts Wärmeaustauscher (300) austritt, etwa 120° Fahrenheit bis etwa 150° Fahrenheit beträgt, und worin die Temperatur des mindestens einen Abgasstromes (165), der aus dem mindestens einen stromabwärts gelegenen Wärmeaustauscher (220) austritt, etwa 60° Fahrenheit bis etwa 100° Fahrenheit beträgt.
System nach Anspruch 7, worin der mindestens eine Wäscher (170) eine Wäscher-Flüssigkeit (172, 174) benutzt, die Frischwasser, Seewasser oder Kombinationen davon umfasst.
System nach Anspruch 5, weiter umfassend: mindestens einen Wäscher (170), mit einem Einlassabschnitt und einem Auslassabschnitt, wobei der Einlassabschnitt des mindestens einen Wäschers (170) den mindestens einen Abgasstrom (165) von einem Auslassabschnitt des stromaufwärts gelegenen Wärmeaustauschers (300) empfängt und worin der Auslassabschnitt des mindestens einen Wäschers (170) den mindestens einen Abgasstrom (165) zu einem Einlassabschnitt des mindestens einen EGR-Gebläses (167) strömen lässt; wobei der mindestens eine Wäscher (170): den mindestens einen Abgasstrom (165), umfassend Schwefeloxid-Emissionen bei einem ersten Niveau, empfangen und Bestandteile innerhalb des mindestens einen Abgasstromes (165) von einem ersten Niveau zu einem zweiten Niveau verringern kann, wobei die Bestandteile mindestens eines von: NO_x, CO₂, Wasser, Chloridionen, Säuren, Aldehyde, Kohlenwasserstoffe oder Kombinationen davon umfasst; mit einem Umgehungsstapel (230), der stromabwärts eines Ausgangsabschnittes der mindestens einen Turbomaschine (100) und stromaufwärts des HRSG (200) angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei der Umgehungsstapel (230) mit dem Abgas-Rückführungssystem integriert ist; und mehrere Dämpfungsvorrichtungs-Türen (240, 242, 244, 246), die mit dem Umgehungsstapel (230) integriert sind, um ein Zurückfließen des mindestens einen Abgasstromes (165) zu verhindern.
System nach Anspruch 9, worin der mindestens eine Wäscher (170) eine Wäscher-Flüssigkeit (172, 174) benutzt, die Frischwasser, Seewasser oder Kombinationen davon umfasst.