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DE102011056945A1 - Gasturbinensystem und Verfahren - Google Patents

Gasturbinensystem und Verfahren Download PDF

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DE102011056945A1
DE102011056945A1 DE102011056945A DE102011056945A DE102011056945A1 DE 102011056945 A1 DE102011056945 A1 DE 102011056945A1 DE 102011056945 A DE102011056945 A DE 102011056945A DE 102011056945 A DE102011056945 A DE 102011056945A DE 102011056945 A1 DE102011056945 A1 DE 102011056945A1
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DE
Germany
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stream
turbine
component
turbine component
heated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102011056945A
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English (en)
Inventor
Bhaskar Pemmi
Anil Kumar Sharma
Rajarshi Saha
Indrajit Mazumder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE102011056945A1 publication Critical patent/DE102011056945A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Ein Gasturbinensystem (100) und ein Verfahren enthalten eine Verdichterkomponente (102), die konfiguriert ist, um ein Fluid zu verdichten, um einen verdichteten Fluidstrom (104) zu erzeugen, eine Brennkammer (106), die konfiguriert ist, um wenigstens einen ersten Teil des verdichteten Fluidstroms (108) zu empfangen und ein Synthesegas (110) wenigstens teilweise zu verbrennen, um einen Brennkammeraustrittsstrom (112) zu erzeugen, und eine Turbinenkomponente (114), die positioniert ist, um den Brennkammeraustrittsstrom (112) zu empfangen und um einen Turbinenkomponentenstrom (116) zu erzeugen. In dem System und dem Verfahren kühlt ein kühler Strom, der aus einem zweiten System (118) geleitet wird, den Turbinenkomponentenstrom (116).

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Gasturbinensysteme und -verfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung Systeme und Verfahren, die CO2 zur Kühlung von Turbinenkomponenten verwenden.
  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • In Energieerzeugungssystemen sind Betriebseffizienten erwünscht, um zunehmenden Energiebedarf bei geringeren Kosten zu decken. Eine Kohlenstoffsequestration in Energieerzeugungssystemen scheidet Kohlenstoffdioxid aus Abgasen ab und speichert dieses in dem Sequestrationsprozess. Die Abscheidung des Kohlenstoffs verbraucht beträchtliche Energiemengen und reduziert den Leistungswirkungsgrad bekannter Energieerzeugungssysteme.
  • In einem bekannten Energieerzeugungssystem wird eine geschlossene Kühlkreislaufanordnung innerhalb einer Gasturbine mit einer elektrisch nicht leitenden Flüssigkeit gekühlt. Eine Pumpe wälzt die Flüssigkeit um, und die Wärmeübertragung wird durch eine in dem Kreislauf platzierte Drosselblende, die den Druck reduziert, verstärkt. Das bekannte System weist den Nachteil auf, dass es nicht in der Lage ist, eine Kohlenstoffabscheidung mit der gewünschten Effizienz zu erzielen.
  • In einem anderen bekannten Energieerzeugungssystem wird eine offene Kühlkreislaufanordnung, die Stickstoff aus einer Luftzerlegungseinheit enthält, verwendet. Das System weist den Nachteil auf, dass es nur auf sauerstoffbasierte (Vergaser) Systeme im IGCC-Betrieb (Integrated Gasification Combined Cycle, Kombiprozess mit integrierter Kohlevergasung) anwendbar ist.
  • Ein Gasturbinensystem und Verfahren, die effizienter sind und nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweisen, wären in der Technik erwünscht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In einer Ausführungsform enthält ein Gasturbinensystem eine Verdichterkomponente, die konfiguriert ist, um ein Fluid zu verdichten, um einen verdichteten Fluidstrom zu erzeugen, eine Brennkammer, die konfiguriert ist, um wenigstens einen ersten Teil des verdichteten Fluidstroms zu empfangen und ein Synthesegas wenigstens teilweise zu verbrennen, um einen Brennkammeraustrittsstrom zu erzeugen, und eine Turbinenkomponente, die positioniert ist, um den Brennkammeraustrittsstrom zu empfangen und um einen Turbinenkomponentenstrom zu erzeugen. Wenigstens ein zweiter Teil des verdichteten Fluidstroms wird zu dem Turbinenkomponentenstrom geleitet. Ein kühler CO2-Strom, der aus einem CO2-Abscheidungssystem abgeleitet wird, kühlt den Turbinenkomponentenstrom. Der kühle CO2-Strom wird durch den Turbinenkomponentenstrom erwärmt, um wenigstens einen erwärmten CO2-Strom zu erzeugen. Wenigstens ein Teil des erwärmten CO2-Stroms überträgt Wärme auf den von dem Verdichter zu der Brennkammer strömenden verdichteten Fluidstrom.
  • In einer Ausführungsform enthält ein Gasturbinensystem eine Verdichterkomponente, die konfiguriert ist, um ein Fluid zu verdichten, um einen verdichteten Fluidstrom zu erzeugen, eine Brennkammer, die konfiguriert ist, um wenigstens einen ersten Teil des verdichteten Fluidstroms zu empfangen und ein Synthesegas wenigstens teilweise zu verbrennen, um einen Brennkammeraustrittsstrom zu erzeugen, und eine Turbinenkomponente, die positioniert ist, um den Brennkammeraustrittsstrom zu empfangen und um einen Turbinenkomponentenstrom zu erzeugen. Wenigstens ein zweiter Teil des verdichteten Fluidstroms wird zu dem Turbinenkomponentenstrom geleitet. Ein kühler Stickstoffstrom, der aus einem zweiten System abgeleitet wird, kühlt den Turbinenkomponentenstrom. Der kühle Stickstoffstrom wird durch den Turbinenkomponentenstrom erwärmt, um wenigstens einen erwärmten Stickstoffstrom zu erzeugen. Wenigstens ein Teil des erwärmten Stickstoffstroms überträgt Wärme auf den von dem Verdichter zu der Brennkammer strömenden verdichteten Fluidstrom.
  • In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren ein Bereitstellen eines CO2-Abscheidungssystems, das einen Absorber und einen Abscheider (Stripper) zur Erzeugung eines kühlen CO2-Stroms aufweist, Leiten des kühlen CO2-Stroms zu einer Turbinenkomponente, Übertragen von Wärme von einem Turbinenkomponentenstrom in der Turbinenkomponente auf den kühlen CO2-Strom, um wenigstens einen erwärmten CO2-Strom zu bilden, und Leiten wenigstens eines Teils des erwärmten CO2-Stroms durch einen Wärmetauscher zu dem CO2-Abscheidungssystem.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die anhand eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt in schematisierter Weise ein beispielhaftes Gasturbinensystem gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
  • 2 zeigt in schematisierter Weise ein beispielhaftes CO2-Abscheidungssystem mit einer vereinfachten Darstellung eines beispielhaften Gasturbinensystems gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
  • 3 zeigt in schematisierter Weise ein beispielhaftes Gasturbinensystem gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
  • Wenn es möglich ist, werden die gleichen Bezugszeichen überall in den Zeichnungen verwendet, um die gleichen Teile zu kennzeichnen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es sind ein Gasturbinensystem und ein Verfahren geschaffen, die effizienter sind und nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweisen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ermöglichen den offenbarten Systemen und Verfahren, auf einfache und IGCC-Betriebsabläufe mit kombiniertem Gas- und Dampf-Prozess angewandt zu werden, ermöglichen den offenbarten Systemen und Verfahren, CO2-Abscheidungsprozesse in die IGCC-Betriebsprozesse aufzunehmen, ermöglichen den offenbarten Systemen und Verfahren, andere Systeme in die IGCC-Betriebsprozesse aufzunehmen, ermöglichen eine verbesserte Effizienz durch Verringerung der Brennstoffmenge, die zum Erreichen einer vorbestimmten Feuerungstemperatur erforderlich ist, ermöglichen eine verbesserte Effizienz durch Erhöhung einer Temperatur eines Abgases, das zu einem Abhitzedampferzeuger geleitet wird, und ermöglichen einen Einbau, einen Betrieb und eine Instandhaltung bei geringeren Kosten.
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Gasturbinensystem 100. Das System 100 enthält eine Verdichterkomponente 102, eine Brennkammer 106 und eine Turbinenkomponente 114. Die Verdichterkomponente 102 ist konfiguriert, um ein Fluid (z. B. Luft oder ein anderes atmosphärisches Gas) zu verdichten, um einen verdichteten Fluidstrom 104 zu schaffen. Die Brennkammer 106 ist konfiguriert, um wenigstens einen ersten Teil 108 des verdichteten Fluidstroms 104 aufzunehmen und ein Synthesegas 110 wenigstens teilweise zu verbrennen, um einen Brennkammeraustrittsstrom 112 zu schaffen. Die Turbinenkomponente 114 ist positioniert, um den Verdichteraustrittsstrom 112 aufzunehmen, um einen Turbinenkomponentenstrom 116 zu schaffen. Ein zweiter Teil 118 des verdichteten Fluidstroms 104 wird geleitet, um den Turbinenkomponentenstrom 116 zu kühlen.
  • Ein kühler CO2-Strom 120, der aus einem CO2-Abscheidungssystem 122 geleitet wird, kühlt den Turbinenkomponentenstrom 116. Der kühle CO2-Strom 120 weist eine Temperatur auf, die um etwa 300°F bis etwa 600°F oder etwa 100°F bis etwa 400°F geringer ist als die Temperatur der Verdichteraustrittsluft der Gasturbine. In einer Ausführungsform besteht der kühle CO2-Strom 120 im Wesentlichen aus gasförmigem CO2. In einer anderen Ausführungsform enthält der kühle CO2-Strom 120 CO2 mit einer Konzentration, die größer ist als diejenige von Luft. Der kühle CO2-Strom 120 wird durch den Turbinenkomponentenstrom 116 erwärmt, um wenigstens einen erwärmten CO2-Strom 124 (der z. B. eine Temperatur oberhalb von etwa 1000°F aufweist) zu schaffen. Ein Teil des erwärmten CO2-Stroms 124 oder der gesamte erwärmte CO2-Strom 124 überträgt Wärme auf den verdichteten Fluidstrom 108. In einer Ausführungsform wird der kühle CO2-Strom 120 ohne Unterstützung durch eine Pumpe zu dem Turbinenkomponentenstrom 116 geleitet.
  • In einer Ausführungsform enthält das Gasturbinensystem 100 einen Wärmetauscher 134. Der Wärmetauscher 134 ist positioniert, um Wärme von dem erwärmten CO2-Strom 124 zu dem ersten Teil 108 des verdichteten CO2-Strom 104 zu übertragen.
  • Wie erkannt wird, ermöglichen mehrere Stufen der Verdichterkomponente 102 und der Turbinenkomponente 114 beliebigen geeigneten Teilen des verdichteten Fluidstroms und des kühlen CO2-Stroms 120, Wärme mit dem Turbinenkomponentenstrom 116 und/oder dem Brennkammeraustrittsstrom 112 bei mehreren Druck- und/oder Temperaturverhältnissen auszutauschen. Es kann eine beliebige geeignete Anzahl von Stufen enthalten sein. Z. B. sind in einer Ausführungsform achtzehn Verdichterstufen enthalten. In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Verdichterstufe 136 die neunte Stufe, während die zweite Verdichterstufe 138 die dreizehnte Stufe ist und die dritte Verdichterstufe 140 die achtzehnte Stufe ist. Es können ein oder mehrere Teile des verdichteten Fluidstroms 104 aus mehreren Verdichterstufen zu der Turbinenkomponente 114 geleitet werden und dadurch den Turbinenkomponentenstrom 116 kühlen. In einer Ausführungsform leitet die dritte Verdichterstufe 140 den zweiten Teil 118 des verdichteten Fluidstroms 104 zu einer zweiten Turbinenstufe 142 in der Turbinenkomponente 114.
  • Die Turbinenkomponente 114 enthält eine erste Turbinenstufe 144 und eine zweite Turbinenstufe 142. In einer Ausführungsform enthält die Turbinenkomponente 114 ferner eine dritte Turbinenstufe 146. Es kann eine beliebige geeignete Anzahl von Turbinenstufen enthalten sein. Eine oder mehrere Turbinenstufen der Turbinenkomponente 114 ist bzw. sind positioniert, um den Brennkammeraustrittsstrom 112 aufzunehmen, um den Turbinenkomponentenstrom 116 zu erzeugen. Der zweite Teil 118 des verdichteten Fluidstroms 104, der zu der Turbinenkomponente 114 geleitet wird, kühlt den Turbinenkomponentenstrom 116. In einer Ausführungsform leitet die zweite Verdichterstufe 138 den zweiten Teil 118 des verdichteten Fluidstroms 104 zu der ersten Turbinenstufe 144, der zweiten Turbinenstufe 142, der dritten Turbinenstufe 146 oder Kombinationen von diesen.
  • Der Turbinenkomponentenstrom 116 wird durch den kühlen CO2-Strom 120 in der ersten Turbinenstufe 144 weiter gekühlt. In einer Ausführungsform wird der kühle CO2-Strom 120 zu der ersten Turbinenstufe 144 geleitet, wobei Wärme aus dem Turbinenkomponentenstrom 116 in der ersten Turbinenstufe 144 auf den kühlen CO2-Strom 120 übertragen wird, um wenigstens den erwärmten CO2-Strom 124 zu erzeugen, und wobei wenigstens ein Teil des erwärmten CO2-Stroms 124 durch den Wärmetauscher 134 hindurch zu dem CO2-Abscheidungssystem 122 geleitet wird. In einer weiteren Ausführungsform ist die Turbinenkomponente 114 eingerichtet und angeordnet, um den Brennkammeraustrittsstrom 112 aus der Brennkammer 106 aufzunehmen, und der Wärmetauscher 134 ist eingerichtet und angeordnet, um Wärme aus dem erwärmten CO2-Strom 124 auf wenigstens den Teil 108 des verdichteten Fluidstroms 104 zu übertragen, der zu der Brennkammer 106 geleitet wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird CO2 zum Kühlen der Turbinenkomponente 114 im geschlossenen Kreislauf verwendet. In dieser Ausführungsform enthält ein CO2-Strom im geschlossenen Kreislauf den erwärmten CO2-Strom 124 und den kühlen CO2-Strom 120. Z. B. wird der Brennkammeraustrittsstrom 112 zu der Turbinenkomponente 114 geleitet, um den Turbinenkomponentenstrom 116 zu erzeugen, wobei der Turbinenkomponentenstrom 116 mit einem gekühlten Teil 120 eines CO2-Stroms des geschlossenen Kreislaufs gekühlt wird, wodurch der erwärmte Teil 124 des CO2-Stroms des geschlossenen Kreislaufs erzeugt wird, und der verdichtete Fluidstrom 104 wird durch den erwärmten Teil 124 des CO2-Stroms des geschlossenen Kreislaufs erwärmt. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Teil des gekühlten Teils 120 des CO2-Stroms des geschlossenen Kreislaufs aus dem Kohlenstoffabscheidungssystem 122 geleitet, und wenigstens ein Teil des erwärmten Teils 124 des CO2-Stroms des geschlossenen Kreislaufs wird zu dem Kohlenstoffabscheidungssystem 122 geleitet.
  • In einer Ausführungsform enthält das Gasturbinensystem 100 ferner einen Abhitzedampferzeuger 126. In dieser Ausführungsform wird der Turbinenkomponentenstrom 116 zu dem Abhitzedampferzeuger 126 geleitet. In einer Ausführungsform wird ein Teil 150 oder die Gesamtheit des erwärmten CO2-Stroms 120 zu dem Abhitzedampferzeuger 126 geleitet. Ein Teil eines Auslassstroms 128 aus dem Abhitzedampferzeuger 126 wird zur CO2-Abscheidung/Sequestration zu dem CO2-Abscheidungssystem 122 geleitet.
  • 2 zeigt eine schematisierte Ansicht eines beispielhaften CO2-Abscheidungssystem 122 mit einer vereinfachten Darstellung des Gasturbinensystems 100. Das CO2-Abscheidungssystem 122 kann ein beliebiges geeignetes CO2-Abscheidungssystem sein. In einer Ausführungsform ist das CO2-Abscheidungssystem 122 ein chemischer Absorptionsprozess. Z. B. enthält das CO2-Abscheidungssystem 122 in einer Ausführungsform einen Absorber 202 zur Aufnahme eines Rauchgases aus einem Abhitzedampferzeuger 126. Das Rauchgas wird durch eine Filtervorrichtung 204 gefiltert, überträgt Wärme über einen Wärmetauscher 206 (z. B. einen Kreuzstromwärmetauscher) und strömt in einen Abscheider (Stripper) 208 hinein. Der Abscheider 208 trennt CO2 von anderen Komponenten des Rauchgases (z. B. NOx und SOx) ab. Aus dem Abscheider 208 wird ein CO2 enthaltender Teil des Rauchgases durch einen Kondensator 210 kondensiert und zu einer Rückflusstrommel 212 als abgeschiedenes CO2 geleitet. Das abgeschiedene CO2 120 wird im Allgemeinen zu einem (nicht veranschaulichten) gesonderten mehrstufigen zwischengekühlten Verdichtersystem zur Sequestration geleitet. Ein Teil des abgeschiedenen CO2 120 kann durch eine Rücklaufpumpe 214 zu dem Abscheider 208 zurückgeführt werden. Andere Teile des Rauchgases in dem Abscheider 208 werden zur Abtrennung zu einem Aufkocher (Reboiler) 216 geleitet und entweder durch eine Wiederaufbereitungseinrichtung 218 verarbeitet, um einen Schlamm 226 zu bilden, oder durch den Wärmetauscher 206, einen Speichertank 220, eine Druckerhöhungspumpe 222 und einen Mageraminkühler 224 geleitet, bevor sie in den Absorber 202 wieder eintreten und zu einem (nicht veranschaulichten) Schacht ausgelassen werden.
  • 3 zeigt ein weiteres beispielhaftes Gasturbinensystem 300. Das System 300 enthält die Verdichterkomponente 102, die Brennkammer 106 und die Turbinenkomponente 114. Die Verdichterkomponente 102 ist konfiguriert, um ein Fluid (z. B. Luft oder ein anderes atmosphärisches Gas) zu verdichten, um den verdichteten Fluidstrom 104 zu erzeugen. Die Brennkammer 106 ist konfiguriert, um wenigstens den ersten Teil 108 des verdichteten Fluidstroms 104 aufzunehmen und wenigstens teilweise das Synthesegas 110 zu verbrennen, um den Brennkammeraustrittsstrom 112 zu erzeugen. Die Turbinenkomponente 114 ist positioniert, um den Brennkammeraustrittsstrom 112 aufzunehmen, um den Turbinenkomponentenstrom 116 zu erzeugen. Der zweite Teil 118 des verdichteten Fluidstroms 104 wird geleitet, um den Turbinenkomponentenstrom 116 zu kühlen.
  • Ein kühler Stickstoffstrom 320, der aus einer Luftzerlegungseinheit 322 oder einem anderen geeigneten Prozess abgeleitet wird, kühlt den Turbinenkomponentenstrom 116. Der kühle Stickstoffstrom 320 wird durch den Turbinenkomponentenstrom 116 erwärmt, um wenigstens einen erwärmten Stickstoffstrom 324 (der z. B. eine Temperatur oberhalb von etwa 1000°F aufweist) zu erzeugen. Ein Teil oder die Gesamtheit des erwärmten Stickstoffstroms 324 überträgt Wärme auf den verdichteten Fluidstrom 108.
  • In einer Ausführungsform enthält das Gasturbinensystem 100 einen Wärmetauscher 134. Der Wärmetauscher 134 ist positioniert, um Wärme aus dem erwärmten Stickstoffstrom 324 auf den ersten Teil 108 des verdichteten Fluidstroms 104 zu übertragen.
  • Wie erkannt wird, ermöglichen mehrere Stufen der Verdichterkomponente 102 und der Turbinenkomponente 114 beliebigen geeigneten Teilen des verdichteten Fluidstroms 104 und/oder des kühlen Stickstoffstroms 320, Wärme mit dem Turbinenkomponentenstrom 116 und/oder dem Brennkammeraustrittsstrom 112 bei mehreren Druck- und/oder Temperaturverhältnissen auszutauschen.
  • Der Turbinenkomponentenstrom 116 wird durch den kühlen Stickstoffstrom 320 in der ersten Turbinenstufe 144 weiter gekühlt. In einer Ausführungsform wird der kühle Stickstoffstrom 320 zu der ersten Turbinenstufe 144 geleitet, wobei Wärme von dem Turbinenkomponentenstrom 116 in der ersten Turbinenstufe 144 auf den kühlen Stickstoffstrom 320 übertragen wird, um wenigstens den erwärmten Stickstoffstrom 324 zu erzeugen, und wobei wenigstens ein Teil des erwärmten Stickstoffstroms 324 durch den Wärmetauscher 134 hindurch zu dem Abhitzedampferzeuger 126 geleitet wird. In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Turbinenstufe 144 eingerichtet und angeordnet, um den Brennkammeraustrittsstrom 112 aus der Brennkammer 106 aufzunehmen, und der Wärmetauscher 134 ist eingerichtet und angeordnet, um Wärme aus dem erwärmten Stickstoffstrom 324 auf wenigstens dem Teil 108 des verdichteten Fluidstroms 104, der zu der Brennkammer 106 geleitet wird, zu übertragen.
  • Während lediglich bestimmte Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht und beschrieben worden sind, können Fachleuten auf dem Gebiet viele Modifikationen und Veränderungen (z. B. Veränderungen der Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Parameterwerte (z. B. Temperaturen, Drücke, etc.), Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierung, etc.) einfallen, ohne dass wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen des in den Ansprüchen angegebenen Gegenstand abgewichen wird. Die Reihenfolge oder Ablauffolge beliebiger Prozess- oder Verfahrensschritte kann gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet werden. Es ist deshalb zu verstehen, dass die beigefügten Ansprüche dazu bestimmt sind, all derartige Modifikationen und Veränderungen zu umfassen, sofern sie in den wahren Rahmen der Erfindung fallen. Außerdem sind in dem Bestreben, eine knappe und präzise Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen zu liefern, gegebenenfalls nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Realisierung (d. h. diejenigen ohne Bezug zu der derzeit vorgesehenen besten Form zur Ausführung der Erfindung oder diejenigen ohne Bezug zu der Umsetzung der beanspruchten Erfindung) beschrieben worden. Es sollte erkannt werden, dass bei der Entstehung jeder derartigen tatsächlichen Realisierung, wie in jedem Entwicklungs- oder Konstruktionsprojekt, zahlreiche realisierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden können. Ein derartiger Entwicklungsaufwand kann zwar komplex und zeitaufwendig sein, würde jedoch nichtsdestoweniger für Fachleute mit dem Nutzen dieser Offenbarung ein routinemäßiges Unterfangen zur Konstruktion, Fertigung und Herstellung ohne ungebührliches Experimentieren darstellen.
  • Ein Gasturbinensystem 100 und ein Verfahren enthalten eine Verdichterkomponente 102, die konfiguriert ist, um ein Fluid zu verdichten, um einen verdichteten Fluidstrom 104 zu erzeugen, eine Brennkammer 106, die konfiguriert ist, um wenigstens einen ersten Teil des verdichteten Fluidstroms 108 zu empfangen und ein Synthesegas 110 wenigstens teilweise zu verbrennen, um einen Brennkammeraustrittsstrom 112 zu erzeugen, und eine Turbinenkomponente 114, die positioniert ist, um den Brennkammeraustrittsstrom 112 zu empfangen und um einen Turbinenkomponentenstrom 116 zu erzeugen. In dem System und dem Verfahren kühlt ein kühler Strom, der aus einem zweiten System 118 geleitet wird, den Turbinenkomponentenstrom 116.

Claims (20)

  1. Gasturbinensystem (100), das aufweist: eine Verdichterkomponente (102), die konfiguriert ist, um ein Fluid zu verdichten, um einen verdichteten Fluidstrom (104) zu erzeugen; eine Brennkammer (106), die konfiguriert ist, um wenigstens einen ersten Teil des verdichteten Fluidstroms (108) zu empfangen und ein Synthesegas (110) wenigstens teilweise zu verbrennen, um einen Brennkammeraustrittsstrom (112) zu erzeugen; und eine Turbinenkomponente (114), die positioniert ist, um den Brennkammeraustrittsstrom (112) zu empfangen und um einen Turbinenkomponentenstrom (116) zu erzeugen; wobei wenigstens ein zweiter Teil (118) des verdichteten Fluidstroms (108) zu dem Turbinenkomponentenstrom (116) geleitet wird, ein kühler CO2-Strom (120), der aus einem CO2-Abscheidungssystem (122) geleitet wird, den Turbinenkomponentenstrom (116) kühlt, der kühle CO2-Strom (122) durch den Turbinenkomponentenstrom (116) erwärmt wird, um wenigstens einen erwärmten CO2-Strom (124) zu erzeugen, und wenigstens ein Teil des erwärmten CO2-Stroms (124) Wärme auf den verdichteten Fluidstrom (108) überträgt, der von dem Verdichter (102) zu der Brennkammer (106) geleitet wird.
  2. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 1, das ferner einen Abhitzedampferzeuger (126) aufweist, wobei der Turbinenkomponentenstrom (116) zu dem Abhitzedampferzeuger (126) geleitet wird.
  3. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 2, wobei wenigstens ein zweiter Teil (118) des erwärmten CO2-Stroms (124) zu dem Abhitzedampferzeuger (126) geleitet wird.
  4. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 3, wobei wenigstens ein Teil eines Auslassstroms aus dem Abhitzedampferzeuger (126) zu dem CO2-Abscheidungssystem (122) geleitet wird.
  5. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 1, das ferner einen Wärmetauscher (134) aufweist, wobei der Wärmetauscher (134) positioniert ist, um Wärme aus dem erwärmten CO2-Strom (124) auf den ersten Teil des verdichteten Luftstroms (108) zu übertragen.
  6. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 1, das ferner das CO2-Abscheidungssystem (122) aufweist.
  7. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Verdichterkomponente (102) achtzehn Verdichterstufen aufweist.
  8. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 7, wobei eine achtzehnte Verdichterstufe den zweiten Teil (118) des verdichteten Fluidstroms (108) zu einer zweiten Turbinenstufe (142) der Turbinenkomponente (114) leitet.
  9. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 7, wobei eine neunte Verdichterstufe und eine dreizehnte Verdichterstufe den zweiten Teil (118) des verdichteten Fluidstroms (108) zu einer ersten Turbinenstufe (144) der Turbinenkomponente (114), einer zweiten Turbinenstufe (142) der Turbinenkomponente (114) und einer dritten Turbinenstufe (146) der Turbinenkomponente (114) leiten.
  10. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Turbinenkomponente (114) eine erste Turbinenstufe (114) und eine zweite Turbinestufe (142) aufweist.
  11. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 10, wobei die Turbinenkomponente (114) ferner eine dritte Turbinenstufe (146) aufweist.
  12. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 11, wobei der Turbinenkomponentenstrom (116) durch den kühlen CO2-Strom (120) für die zweite Turbinenstufe (142) und die dritte Turbinenstufe (146) gekühlt wird.
  13. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 11, wobei die Verdichterkomponente (114) eine erste Verdichterstufe (136), eine zweite Verdichterstufe (138) und eine dritte Verdichterstufe (140) aufweist.
  14. Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 1, wobei das CO2-Abscheidungssystem (122) einen Absorber (202) und einen Abscheider (208) zur Erzeugung des kühlen CO2-Stroms (122) aufweist.
  15. Gasturbinensystem (100), das aufweist: eine Verdichterkomponente (102), die konfiguriert ist, um ein Fluid zu verdichten, um einen verdichteten Fluidstrom (104) zu erzeugen; eine Brennkammer (106), die konfiguriert ist, um wenigstens einen ersten Teil des verdichteten Fluidstroms (108) zu empfangen und ein Synthesegas (110) wenigstens teilweise zu verbrennen, um einen Brennkammeraustrittsstrom (112) zu erzeugen; und eine Turbinenkomponente (114), die positioniert ist, um den Brennkammeraustrittsstrom (112) zu empfangen und um einen Turbinenkomponentenstrom (116) zu erzeugen; wobei wenigstens ein zweiter Teil (118) des verdichteten Fluidstroms (108) zu dem Turbinenkomponentenstrom (116) geleitet wird, ein kühler Stickstoffstrom (320), der aus einem zweiten System geleitet wird, den Turbinenkomponentenstrom (116) kühlt, der kühle Stickstoffstrom (320) durch den Turbinenkomponentenstrom (116) erwärmt wird, um wenigstens einen erwärmten Stickstoffstrom (324) zu erzeugen, und wenigstens ein Teil des erwärmten Stickstoffstroms (324) Wärme auf den verdichteten Fluidstrom (104) von dem Verdichter (102) zu der Brennkammer (106) überträgt.
  16. Gasturbinensystem nach Anspruch 15, wobei das zweite System eine Luftzerlegungseinheit ist.
  17. Gasturbinensystem nach Anspruch 15, das ferner einen Abhitzedampferzeuger aufweist, wobei der Turbinenkomponentenstrom zu dem Abhitzedampferzeuger geleitet wird.
  18. Gasturbinensystem nach Anspruch 17, wobei wenigstens ein zweiter Teil des erwärmten Stickstoffstroms zu dem Abhitzedampferzeuger geleitet wird.
  19. Verfahren, das aufweist: Bereitstellen eines CO2-Abscheidungssystems, wobei das CO2-Abscheidungssystem einen Absorber und einen Abscheider zur Erzeugung eines kühlen CO2-Stroms aufweist; Leiten des kühlen CO2-Stroms zu einer Turbinenkomponente; Übertragen von Wärme von einem Turbinenkomponentenstrom in der Turbinenkomponente auf den kühlen CO2-Strom, um wenigstens einen erwärmten CO2-Strom zu erzeugen; und Leiten wenigstens eines Teils des erwärmten CO2-Stroms durch ein Wärmetauscher hindurch zu dem CO2-Abscheidungssystem.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Turbinenkomponente eingerichtet und angeordnet ist, um einen Brennkammeraustrittsstrom aus einer Brennkammer zu empfangen, und der Wärmetauscher eingerichtet und angeordnet ist, um Wärme aus dem erwärmten CO2-Strom auf wenigstens einem Teil eines verdichteten Fluidstroms, der zu der Brennkammer geleitet wird, zu übertragen.
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