DE112006002028B4 - Process for operating a gas turbine and gas turbine for carrying out the process - Google Patents
Process for operating a gas turbine and gas turbine for carrying out the process Download PDFInfo
- Publication number
- DE112006002028B4 DE112006002028B4 DE112006002028.5T DE112006002028T DE112006002028B4 DE 112006002028 B4 DE112006002028 B4 DE 112006002028B4 DE 112006002028 T DE112006002028 T DE 112006002028T DE 112006002028 B4 DE112006002028 B4 DE 112006002028B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- turbine
- syngas
- gas turbine
- bar
- pressures
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
- F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/003—Gas-turbine plants with heaters between turbine stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
- F25J3/04527—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general
- F25J3/04539—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general for the H2/CO synthesis by partial oxidation or oxygen consuming reforming processes of fuels
- F25J3/04545—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general for the H2/CO synthesis by partial oxidation or oxygen consuming reforming processes of fuels for the gasification of solid or heavy liquid fuels, e.g. integrated gasification combined cycle [IGCC]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
- F25J3/04563—Integration with a nitrogen consuming unit, e.g. for purging, inerting, cooling or heating
- F25J3/04575—Integration with a nitrogen consuming unit, e.g. for purging, inerting, cooling or heating for a gas expansion plant, e.g. dilution of the combustion gas in a gas turbine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
- F25J3/04593—The air gas consuming unit is also fed by an air stream
- F25J3/046—Completely integrated air feed compression, i.e. common MAC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/20—Processes or apparatus using separation by rectification in an elevated pressure multiple column system wherein the lowest pressure column is at a pressure well above the minimum pressure needed to overcome pressure drop to reject the products to atmosphere
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/40—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/80—Hot exhaust gas turbine combustion engine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine (11), welche insbesondere in einem Kombikraftwerk (30) eingesetzt ist,bei welchem Verfahren durch die Gasturbine (11) Luft angesaugt und verdichtet wird,die verdichtete Luft zur Verbrennung eines aus Kohle gewonnenen Syngases einer Brennkammer (18, 19) zugeführt wird, und die bei der Verbrennung entstehenden heißen Gase in einer nachfolgenden Turbine (16, 17) unter Verrichtung von Arbeit entspannt werden,wobei ein Teil der verdichteten Luft in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt wird, und der Sauerstoff in einer Kohlevergasungsanlage (34) zur Erzeugung des Syngases eingesetzt wird, undwobei ein Teil der verdichteten Luft zur Kühlung der von den heißen Gasen belasteten Teile der Gasturbine (11) verwendet wird, wobei die Erzeugung des Syngases so durchgeführt wird, dass das erzeugte Syngas direkt der ersten Brennkammer (18) zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass- eine Gasturbine (11) mit Zwischenüberhitzung verwendet wird, welche einen Niederdruckverdichter (13), einen Hochdruckverdichter (14), zwei Brennkammern (18, 19) und zwei Turbinen (16, 17) umfasst, dass der Niederdruckverdichter (13), der Hochdruckverdichter (14) und die Turbinen (16, 17) auf einer gemeinsamen Welle (15) angeordnet sind,wobei in der ersten Brennkammer (18) Syngas unter Einsatz der verdichteten Luft bei Drücken im Bereich von 40-65 bar verbrannt und die entstehenden heißen Gase in der ersten Turbine (16) entspannt werden,und wobei in der zweiten Brennkammer Syngas unter Einsatz der aus der ersten Turbine (16) kommenden Gase verbrannt und die entstehenden heißen Gase in der zweiten Turbine (17) entspannt werden,und- dem bei der Kohlevergasung entstehenden Gas CO2entzogen wird, und dass die Entziehung des CO2bei Drücken > 40 bar vorgenommen wird.Method for operating a gas turbine (11), which is used in particular in a combined cycle power plant (30), in which method air is sucked in and compressed by the gas turbine (11), the compressed air is fed to a combustion chamber (18, 19) is supplied, and the hot gases produced during the combustion are expanded in a subsequent turbine (16, 17) to perform work, with part of the compressed air being broken down into oxygen and nitrogen, and the oxygen in a coal gasification plant (34 ) is used to generate the syngas, and part of the compressed air is used to cool the parts of the gas turbine (11) that are exposed to the hot gases, the syngas being generated in such a way that the syngas generated is fed directly to the first combustion chamber (18 ) can be supplied, characterized in that- a gas turbine (11) with reheating is used, which has a Ni ederdruckverkomperer (13), a high-pressure compressor (14), two combustion chambers (18, 19) and two turbines (16, 17) that the low-pressure compressor (13), the high-pressure compressor (14) and the turbines (16, 17) on one common shaft (15), wherein in the first combustion chamber (18) syngas is burned using the compressed air at pressures in the range of 40-65 bar and the resulting hot gases are expanded in the first turbine (16), and wherein in the second combustion chamber burns syngas using the gases coming from the first turbine (16) and the resulting hot gases are expanded in the second turbine (17), and- CO2 is extracted from the gas produced during coal gasification, and that the CO2 is extracted at pressures > 40 bar is carried out.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftwerkstechnik. Sie betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer (stationären) Gasturbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Gasturbine zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to the field of power plant technology. It relates to a method for operating a (stationary) gas turbine according to the preamble of claim 1 and a gas turbine for carrying out the method.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Es ist eine Gasturbine mit Zwischenüberhitzung (reheat gas turbine) bekannt (siehe z.B. die
Aus der
Die
Aus der
Die
Die im Verdampfer gebildete Dampfmenge wird in eine Turbine des Dampfkreislaufes eingeleitet, wodurch eine Wirkungsgradverbesserung resultiert. Stromab der ersten Turbine ist eine zweite Brennkammer vorgesehen, in welcher die Abgase aus der ersten Turbine zu Heißgasen für die zweite Turbine aufbereitet werden. Die Abgase aus dieser zweiten Turbine durchströmen den Abhitzekessel, in welchem eine maximierte Dampfleistung bereitgestellt wird, woraus eine weitere Wirkungsgradverbesserung resultiert.The amount of steam formed in the evaporator is fed into a turbine of the steam cycle, resulting in an improvement in efficiency. A second combustion chamber is provided downstream of the first turbine, in which the exhaust gases from the first turbine are processed into hot gases for the second turbine. The exhaust gases from this second turbine flow through the waste heat boiler, in which a maximized steam output is provided, resulting in a further improvement in efficiency.
Die Maschinenarchitektur der Gasturbine vom Typ GT26 ist einzigartig und eignet sich ausgezeichnet für die Realisierung eines Konzeptes, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, weil:
- - es beim Verdichter bereits eine bedeutsame Abzweigung von Verdichterluft bei mittleren Verdichterdrücken gibt,
- - das Konzept der sequentiellen Verbrennung eine erhöhte Stabilität der Verbrennung bei verringerten Werten des Sauerstoffüberschusses ermöglicht, und
- - ein Sekundärluftsystem vorhanden ist, welches es ermöglicht, Luft aus dem Verdichter abzuzweigen, herunterzukühlen, und die heruntergekühlte Luft zur Kühlung der Brennkammer und der Turbine zu verwenden.
- - there is already a significant diversion of compressor air at the compressor at intermediate compressor pressures,
- - the concept of sequential combustion enables increased combustion stability with reduced oxygen excess values, and
- - There is a secondary air system that allows air to be bled from the compressor, cooled down, and the cooled air used to cool the combustor and turbine.
Das Prinzip der bekannten Gasturbine mit Zwischenüberhitzung ist in
Die Arbeitsweise der Anlage ist die folgende: Luft wird über einen Lufteinlass 20 vom Niederdruckverdichter 13 angesaugt und zunächst auf ein Zwischendruckniveau (ca. 20 bar) verdichtet. Der Hochdruckverdichter 14 verdichtet die Luft dann weiter auf ein Hochdruckniveau (ca. 32 bar). Kühlluft wird sowohl auf dem Zwischendruckniveau als auch auf dem Hochdruckniveau abgezweigt und in zugehörigen OTC-Kühlem (OTC = Once Through Cooler) 23 und 24 abgekühlt und über Kühlleitungen 25 und 26 zur Kühlung an die Brennkammern 18, 19 und Turbinen 16, 17 weitergeleitet. Die verbleibende Luft aus dem Hochdruckverdichter 14 wird zur Hochdruckbrennkammer 18 geführt und dort durch Verbrennung eines über die Brennstoffzufuhr 21 zugeführten Brennstoffs aufgeheizt. Das entstehende Abgas wird dann in der nachfolgenden Hochdruckturbine 16 unter Arbeitsleistung auf ein mittleres Druckniveau entspannt. Nach der Entspannung wird das Abgas in der Zwischenüberhitzungsbrennkammer 19 durch Verbrennung eines über die Brennstoffzufuhr 22 zugeführten Brennstoffs wieder erhitzt, bevor es in der nachfolgenden Niederdruckturbine 17 unter weiterer Arbeitsleistung entspannt wird.The system works as follows: Air is sucked in by the low-
Die durch die Kühlleitungen 25, 26 strömende Kühlluft wird an geeigneten Stellen der Brennkammern 18, 19 und Turbinen 16, 17 eingedüst, um die Materialtemperaturen auf ein vertretbares Maß zu begrenzen. Das aus der Niederdruckturbine 17 kommende Abgas wird durch einen Abhitzedampferzeuger 27 (HRSG = Heat Recovery Steam Generator) geschickt, um Dampf zu erzeugen, der innerhalb eines Wasser-Dampf-Kreislaufs durch eine Dampfturbine 29 strömt und dort weitere Arbeit leistet. Nach dem Durchströmen des Abhitzedampferzeugers 27 wird das Abgas schließlich durch eine Abgasleitung 28 nach außen abgegeben. Die OTC-Kühler 23, 24 sind Teil des Wasser-Dampf-Kreislaufs; an ihren Ausgängen wird überhitzter Dampf erzeugt.The cooling air flowing through the
Durch die beiden voneinander unabhängigen, aufeinanderfolgenden Verbrennungen in den Brennkammern 18 und 19 wird eine große Flexibilität im Betrieb erreicht; die Brennkammertemperaturen können so eingestellt werden, dass innerhalb der bestehenden Grenzen der maximale Wirkungsrad erreicht wird. Die niedrigen Abgaswerte des sequentiellen Verbrennungssystems sind durch die inhärent niedrigen Emissionswerte gegeben, die bei der Zwischenüberhitzung erreichbar sind (unter bestimmten Bedingungen führt die zweite Verbrennung sogar zu einem Verbrauch an NOx).Due to the two independent, consecutive combustions in the
Es sind andererseits Kombikraftwerke mit einstufiger Verbrennung in den Gasturbinen bekannt (siehe z.B. die
Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, dass durch den Einsatz von Gasturbinen mit Zwischenüberhitzung in einer IGCC-Anlage die Vorteile dieses Gasturbinentyps für die Anlage in besonderer Weise nutzbar gemacht werden können.The present invention is based on the finding that the advantages of this type of gas turbine for the plant can be utilized in a special way through the use of gas turbines with reheating in an IGCC plant.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer mit einer Kohlevergasungsanlage zusammenarbeitenden Gasturbine anzugeben, welches sich durch einen verbesserten Wirkungsgrad auszeichnet und sich mit vorhandenen Komponenten besonders günstig realisieren lässt, sowie eine Gasturbine zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.The object of the invention is to specify a method for operating a gas turbine working together with a coal gasification plant, which is characterized by improved efficiency and can be implemented particularly cheaply with existing components, and to create a gas turbine for carrying out the method.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Wesentlich ist, dass in einer mit Syngas aus einer Kohlevergasungsanlage arbeitenden Gasturbinenanlage eine Gasturbine mit Zwischenüberhitzung verwendet wird, welche zwei Brennkammern und zwei Turbinen umfasst, wobei in der ersten Brennkammer Syngas unter Einsatz der verdichteten Luft verbrannt und die entstehenden heißen Gase in der ersten Turbine entspannt werden, und wobei in der zweiten Brennkammer Syngas unter Einsatz der aus der ersten Turbine kommenden Gase verbrannt und die entstehenden heißen Gase in der zweiten Turbine entspannt werden, und die Erzeugung des Syngases so durchgeführt wird, dass das erzeugte Syngas direkt der ersten Brennkammer zugeführt werden kann. Dem bei der Kohlevergasung entstehenden Gas wird CO2 entzogen, und die Entziehung des CO2 wird bei Drücken > 40 bar vorgenommen.The object is achieved by the features of claims 1 and 5 as a whole. It is essential that in a gas turbine plant working with syngas from a coal gasification plant, a gas turbine with reheating is used, which comprises two combustion chambers and two turbines, with syngas being burned in the first combustion chamber using the compressed air and the resulting hot gases being expanded in the first turbine and wherein syngas is burned in the second combustion chamber using the gases coming from the first turbine and the resulting hot gases are expanded in the second turbine, and the production of the syngas is carried out in such a way that the syngas produced are fed directly to the first combustion chamber can. The gas produced in the coal gasification, CO 2 is removed, and the withdrawal of CO 2 is carried out at pressures> 40 bar.
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnen sich dadurch aus, dass die Luftzerlegung bei Drücken > 40 bar vorgenommen wird, oder die Vergasung der Kohle bei Drücken > 40 bar vorgenommen wird, oder dass bei der Kohlevergasung entstehende Gas einer Reinigung unterzogen wird, und die Reinigung des Gases bei Drücken > 40 bar vorgenommen wird.Embodiments of the method according to the invention are characterized in that the air separation is carried out at pressures >40 bar, or the gasification of the coal is carried out at pressures >40 bar, or that the gas produced during coal gasification is subjected to purification, and the gas is purified is carried out at pressures > 40 bar.
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gasturbine sind dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zur Erzeugung von Syngas eine Luftzerlegungsanlage umfasst, und die Luftzerlegungsanlage bei Drücken > 40 bar arbeitet, oder dass die Anlage zur Erzeugung von Syngas eine Kohlevergasungsanlage umfasst, und die Kohlevergasungsanlage bei Drücken > 40 bar arbeitet, oder dass die Anlage zur Erzeugung von Syngas eine Reinigungsanlage umfasst, und die Reinigungsanlage bei Drücken > 40 bar arbeitet.Refinements of the gas turbine according to the invention are characterized in that the plant for generating syngas includes an air separation plant and the air separation plant operates at pressures >40 bar, or that the plant for generating syngas includes a coal gasification plant and the coal gasification plant operates at pressures >40 bar , or that the facility for generating syngas includes a cleaning system, and the cleaning system operates at pressures > 40 bar.
Figurenlistecharacter list
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
-
1 das vereinfachte Schema eines Kombikraftwerks mit einer Gasturbine mit Zwischenüberhitzung bzw. sequentieller Verbrennung nach dem Stand der Technik; und -
2 das vereinfachte Schema einer IGCC-Anlage mit einer Gasturbine mit Zwischenüberhitzung bzw. sequentieller Verbrennung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 the simplified diagram of a combined cycle power plant with a gas turbine with reheating or sequential combustion according to the prior art; and -
2 FIG. 12 shows the simplified schematic of an IGCC system with a gas turbine with reheating or sequential combustion according to an exemplary embodiment of the invention.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS TO CARRY OUT THE INVENTION
Bei einer Gasturbine mit Zwischenüberhitzung, wie sie vom Typ GT26 repräsentiert wird und in
Die erste Brennkammer 18 benötigt Syngas mit einem Druck, der dem Enddruck des Verdichters 13, 14 plus einem Druckverlust in den Leitungen und in der Brennkammer entspricht. Bei einer herkömmlichen IGCC-Anlage mit einer Gasturbine mit nur einer Brennkammer beträgt der Druck in der Kohlevergasungsanlage etwa 30 bar. Würde in einer solchen Anlage anstelle der Gasturbine mit nur einer Brennkammer eine Gasturbine mit Zwischenüberhitzung eingesetzt werden, müsste das Syngas aus der Kohlevergasungsanlage mittels eines oder mehrerer Verdichter vom Enddruck der Kohlevergasungsanlage (ca. 30 bar) auf das Druckniveau der ersten Brennkammer von > 45 bar verdichtet werden.The
Würde man andererseits den Druck in der Kohlevergasungsanlage für eine Gasturbine ohne Zwischenüberhitzung auf beispielsweise 60 bar erhöhen, müsste eine Expansionsmaschine eingesetzt werden, um das Syngas auf das Druckniveau der Brennkammer zu entspannen.On the other hand, if the pressure in the coal gasification plant for a gas turbine were to be increased to, for example, 60 bar without reheating, an expander would have to be used to expand the syngas to the pressure level of the combustion chamber.
Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einer IGCC-Anlage mit einer Gasturbine mit Zwischenüberhitzung den Kohlevergasungszweig der Anlage, der üblicherweise eine Luftzerlegungsanlage, eine Kohlevergasungsanlage, eine Gasreinigungsanlage und einen CO2-Abscheider umfasst, auf einem Druckniveau zu betreiben, das dem Druckniveau der ersten Brennkammer der Gasturbine angepasst ist und im Bereich zwischen 40 und 65 bar und damit deutlich über dem Druckniveau bei einer Gasturbine ohne Zwischenüberhitzung liegt. Auf diese Weise wird der Einsatz eines zusätzlichen Verdichters für die Verdichtung des Syngases vermieden.The idea of the present invention is to operate the coal gasification branch of the plant, which usually comprises an air separation plant, a coal gasification plant, a gas cleaning plant and a CO 2 separator, in an IGCC plant with a gas turbine with reheating, at a pressure level which corresponds to the pressure level is adapted to the first combustion chamber of the gas turbine and is in the range between 40 and 65 bar and is thus significantly above the pressure level in a gas turbine without reheating. In this way, the use of an additional compressor for compressing the syngas is avoided.
In der
Zur Kohlevergasung in der Kohlevergasungsanlage 34 wird Sauerstoff (O2) verwendet, welcher in einer Luftzerlegungsanlage 32 gewonnen und über eine Sauerstoffleitung 32a zugeführt wird. Die Luftzerlegungsanlage 32 erhält verdichtete Luft vom Verdichter 13, 14. Der bei der Zerlegung ebenfalls entstehenden Stickstoff (N2) wird beispielsweise über eine Stickstoffleitung 32b der Niederdruckbrennkammer 19 zugeführt.For coal gasification in the
Zur Kühlung der vom Heißgas belasteten Komponenten der Brennkammern 18, 19 und Turbinen 16, 17 wird verdichtete Kühlluft an den Ausgängen der beiden Verdichter 13 und 14 abgezapft, in einem nachgeschalteten OTC-Kühler 23 bzw. 24 abgekühlt, und dann über entsprechende Kühlleitungen 25 und 26 den zu kühlenden Stellen zugeführt.To cool the components of the
Am Ausgang der Niederdruckturbine 17 ist ein Abhitzedampferzeuger 27 angeordnet, der zusammen mit einer angeschlossenen Dampfturbine 29 Teil eines Wasser-Dampf-Kreislaufs ist. Das aus dem Abhitzedampferzeuger austretende Abgas wird über eine Abgasleitung 28 nach außen abgegeben.A heat
In einer solchen Anlagenkonfiguration wird nun der Anlagenzweig für die Erzeugung des Syngases, der die Luftzerlegungsanlage 32, die Kohlevergasungsanlage 34, die Reinigungsanlage 36 und den CO2-Abscheider 37 umfasst, so ausgelegt und betrieben, dass das entstehende Syngas direkt der ersten Brennkammer 18 zugeführt werden kann. Hierzu kann entweder die Luftzerlegungsanlage 32 oder die Kohlevergasungsanlage 34 oder die Reinigungsanlage 36 oder der CO2-Abscheider 37 bei Drücken > 40 bar arbeiten. Um die durch diesen Anlagenzweig strömenden Gase auf das dazu erforderliche Druckniveau zu bringen, kann an einer geeigneten Stelle ein zusätzlicher Verdichter 39 vorgesehen werden.In such a plant configuration, the plant branch for the generation of the syngas, which includes the
BezugszeichenlisteReference List
- 10,3010.30
- Kombikraftwerkcombined cycle power plant
- 1111
- Gasturbinegas turbine
- 1212
- Generatorgenerator
- 1313
- Niederdruckverdichterlow-pressure compressor
- 1414
- Hochdruckverdichterhigh-pressure compressor
- 1515
- Welle (Gasturbine)shaft (gas turbine)
- 1616
- Hochdruckturbinehigh pressure turbine
- 1717
- Niederdruckturbinelow pressure turbine
- 1818
- Hochdruckbrennkammerhigh pressure combustor
- 1919
- Zwischenüberhitzungsbrennkammerreheat combustor
- 2020
- Lufteinlassair intake
- 21,2221:22
- Brennstoffzufuhrfuel supply
- 23,2423.24
- OTC-KühlerOTC cooler
- 25,2625.26
- Kühlleitungcooling line
- 2727
- Abhitzedampferzeugerheat recovery steam generator
- 2828
- Abgasleitungexhaust pipe
- 2929
- Dampfturbine (Dampfkreislauf)steam turbine (steam cycle)
- 3131
- Syngaszuleitungsyngas supply line
- 3232
- Luftzerlegungsanlageair separation plant
- 32a32a
- Sauerstoffleitungoxygen line
- 32b32b
- Stickstoffleitungnitrogen line
- 3333
- Kohlezufuhrcoal supply
- 3434
- Kohlevergasungsanlagecoal gasification plant
- 3535
- Kühlvorrichtungcooler
- 3636
- Reinigungsanlagecleaning system
- 3737
- CO2-AbscheiderCO 2 separator
- 3838
- CO2-AusgangCO 2 exit
Claims (8)
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US70677505P | 2005-08-10 | 2005-08-10 | |
| US60/706,775 | 2005-08-10 | ||
| CH2023/05 | 2005-12-20 | ||
| CH20232005 | 2005-12-20 | ||
| PCT/EP2006/065110 WO2007017490A1 (en) | 2005-08-10 | 2006-08-07 | Method for operating a gas turbine, and gas turbine for carrying out the method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE112006002028A5 DE112006002028A5 (en) | 2008-06-19 |
| DE112006002028B4 true DE112006002028B4 (en) | 2022-01-13 |
Family
ID=37137117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE112006002028.5T Expired - Fee Related DE112006002028B4 (en) | 2005-08-10 | 2006-08-07 | Process for operating a gas turbine and gas turbine for carrying out the process |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009504967A (en) |
| CN (1) | CN101238341B (en) |
| CA (1) | CA2618030C (en) |
| DE (1) | DE112006002028B4 (en) |
| WO (1) | WO2007017490A1 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2290202A1 (en) * | 2009-07-13 | 2011-03-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Cogeneration plant and cogeneration method |
| CN102305109B (en) * | 2011-09-13 | 2014-03-26 | 华北电力大学 | Oxygen enrichment-coal gasification flue gas reheating combined cycle power system |
| CN102337937B (en) * | 2011-09-13 | 2014-08-20 | 华北电力大学 | Coal integrally-gasified smoke reheating combined-cycle power system |
| CN102337936A (en) * | 2011-09-13 | 2012-02-01 | 华北电力大学 | Flue gas reheating combined cycle power system |
| CN104314704B (en) * | 2013-09-22 | 2016-04-27 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | Velocity profile heat engine |
| CN109854382A (en) * | 2019-03-13 | 2019-06-07 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | Zero carbon emission heat power generating system of one kind and method |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4785622A (en) | 1984-12-03 | 1988-11-22 | General Electric Company | Integrated coal gasification plant and combined cycle system with air bleed and steam injection |
| US4896499A (en) | 1978-10-26 | 1990-01-30 | Rice Ivan G | Compression intercooled gas turbine combined cycle |
| DE4118062A1 (en) | 1991-06-01 | 1992-12-03 | Asea Brown Boveri | COMBINED GAS / VAPOR POWER PLANT |
| US5577378A (en) | 1993-04-08 | 1996-11-26 | Abb Management Ag | Gas turbine group with reheat combustor |
| DE19832294C1 (en) | 1998-07-17 | 1999-12-30 | Siemens Ag | Gas-and-steam turbine installation with integrated fossil fuel gasification |
| US6148602A (en) | 1998-08-12 | 2000-11-21 | Norther Research & Engineering Corporation | Solid-fueled power generation system with carbon dioxide sequestration and method therefor |
| DE10002084A1 (en) | 2000-01-19 | 2001-08-02 | Siemens Ag | Gas and steam turbine plant |
| US6513317B2 (en) | 2001-01-11 | 2003-02-04 | General Electric Company | Apparatus for controlling nitrogen injection into gas turbine |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL63476C (en) * | ||||
| DE947843C (en) * | 1954-09-11 | 1956-08-23 | Henschel & Sohn G M B H | Method for using the lock gas produced by pressurized gasifiers in gas turbine operation |
| US4785621A (en) * | 1987-05-28 | 1988-11-22 | General Electric Company | Air bottoming cycle for coal gasification plant |
| US5388395A (en) * | 1993-04-27 | 1995-02-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Use of nitrogen from an air separation unit as gas turbine air compressor feed refrigerant to improve power output |
| US5406786A (en) * | 1993-07-16 | 1995-04-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Integrated air separation - gas turbine electrical generation process |
| US5740673A (en) * | 1995-11-07 | 1998-04-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | Operation of integrated gasification combined cycle power generation systems at part load |
| GB2335953A (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-06 | Magnox Electric Plc | Air extraction from a power generation turbine |
| US6314715B1 (en) * | 1999-06-03 | 2001-11-13 | General Electric Co. | Modified fuel gas turbo-expander for oxygen blown gasifiers and related method |
| CN100504053C (en) * | 2003-01-27 | 2009-06-24 | 中国科学院工程热物理研究所 | Internal and external coal-fired integrated combined cycle power generation system and power generation method |
-
2006
- 2006-08-07 CA CA2618030A patent/CA2618030C/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-08-07 JP JP2008525566A patent/JP2009504967A/en not_active Withdrawn
- 2006-08-07 DE DE112006002028.5T patent/DE112006002028B4/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-08-07 CN CN2006800289706A patent/CN101238341B/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-08-07 WO PCT/EP2006/065110 patent/WO2007017490A1/en not_active Ceased
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4896499A (en) | 1978-10-26 | 1990-01-30 | Rice Ivan G | Compression intercooled gas turbine combined cycle |
| US4896499B1 (en) | 1978-10-26 | 1992-09-15 | G Rice Ivan | |
| US4785622A (en) | 1984-12-03 | 1988-11-22 | General Electric Company | Integrated coal gasification plant and combined cycle system with air bleed and steam injection |
| DE4118062A1 (en) | 1991-06-01 | 1992-12-03 | Asea Brown Boveri | COMBINED GAS / VAPOR POWER PLANT |
| US5577378A (en) | 1993-04-08 | 1996-11-26 | Abb Management Ag | Gas turbine group with reheat combustor |
| DE19832294C1 (en) | 1998-07-17 | 1999-12-30 | Siemens Ag | Gas-and-steam turbine installation with integrated fossil fuel gasification |
| US6148602A (en) | 1998-08-12 | 2000-11-21 | Norther Research & Engineering Corporation | Solid-fueled power generation system with carbon dioxide sequestration and method therefor |
| DE10002084A1 (en) | 2000-01-19 | 2001-08-02 | Siemens Ag | Gas and steam turbine plant |
| US6513317B2 (en) | 2001-01-11 | 2003-02-04 | General Electric Company | Apparatus for controlling nitrogen injection into gas turbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007017490A1 (en) | 2007-02-15 |
| DE112006002028A5 (en) | 2008-06-19 |
| CN101238341B (en) | 2012-04-18 |
| CA2618030C (en) | 2014-07-08 |
| JP2009504967A (en) | 2009-02-05 |
| CN101238341A (en) | 2008-08-06 |
| CA2618030A1 (en) | 2007-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2008065156A1 (en) | Method for operating a gas turbine | |
| DE102007053192B4 (en) | Power plants with gas turbines for the production of electric energy and processes for the reduction of CO2 emissions | |
| DE69918492T2 (en) | Turbine à gaz à chauffage indirect integree à une une un separation of the gaz de l'air | |
| DE19940763B4 (en) | Combined cycle energy producer with integrated coal gasification | |
| EP2382029B1 (en) | Gas turbine with direct and recirculated flows | |
| EP0750718B1 (en) | Method of operating a gas and steam turbine installation and installation operating according to said method | |
| DE102004039164A1 (en) | Method for generating energy in a gas turbine comprehensive power generation plant and power generation plant for performing the method | |
| DE102009003406A1 (en) | Method and system for supporting a modification of a combined cycle working fluid and its combustion | |
| EP0462458B1 (en) | Method to increase the compressor pressure ratio of a gas turbine plant | |
| DE4118062A1 (en) | COMBINED GAS / VAPOR POWER PLANT | |
| DE102007050781A1 (en) | Systems and methods for generating energy with carbon dioxide secretion | |
| DE102007050783A1 (en) | Systems and methods for energy production with carbon dioxide isolation | |
| DE10064270A1 (en) | Method for operating a gas turbine system and a related gas turbine system | |
| DE10001110A1 (en) | Process for the recovery of water from the flue gas of a combined cycle power plant and combined cycle power plant for carrying out the process | |
| DE69807664T2 (en) | COAL-FIRED GAS TURBINE SYSTEM | |
| CH698638B1 (en) | A method of operating a gas turbine assembly comprising the injection of a diluent in the gas turbine arrangement. | |
| DE112006002028B4 (en) | Process for operating a gas turbine and gas turbine for carrying out the process | |
| DE60034529T2 (en) | FUEL GAS EXTENSION TURBINE FOR AN OXYGEN FUEL CARBURETTOR AND ASSOCIATED METHOD | |
| EP2423457A2 (en) | Power plant for IGSC process | |
| EP1240414B1 (en) | Method for operating a steam turbine installation and a steam turbine installation that functions according thereto | |
| EP2274505A2 (en) | Method for the operation of a power plant featuring integrated gasification, and power plant | |
| US7513118B2 (en) | Method for operating a gas turbine and a gas turbine for implementing the method | |
| EP0650554A1 (en) | Process for operating a gas turbine. | |
| DE112006001991B4 (en) | Process for operating a gas turbine | |
| DE112006001974B4 (en) | Method for operating a gas turbine and gas turbine for carrying out the method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20130628 |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: DREISS PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE Representative=s name: DREISS PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFT, DE |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ANSALDO ENERGIA IP UK LIMITED, GB Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., BADEN, CH Owner name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, CH Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., BADEN, CH |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: DREISS PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ANSALDO ENERGIA IP UK LIMITED, GB Free format text: FORMER OWNER: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, BADEN, CH |
|
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: DREISS PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE |
|
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F25J0003040000 Ipc: F02C0003280000 |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |