DE102007060550A1 - System und Verfahren für emissionsarme Verbrennung - Google Patents

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Abstract

Ein Turbinensystem (10) weist einen Verdichter (12) zum Komprimieren von Luft (20) zur Erzeugung eines Druckluftstroms (22), eine Luftzerlegungseinheit (18) zum Aufnehmen und Zerlegen wenigstens eines Teils des Druckluftstroms in Sauerstoff und einen sauerstoffarmen Strom (28), eine Brennkammer (14) zum Aufnehmen und Verbrennen wenigstens eines Teils des sauerstoffarmen Stroms (28) eines Teils des Druckluftstroms und eines Brennstoffes zum Erzeugen von Hochtemperatur-Abgas (32) und eine Turbine (16) zum Aufnehmen und Expandieren des Hochtemperaturgases (36) zum Erzeugen von Elektrizität und eines NO<SUB>x</SUB>-armen Abgases (36) mit niedriger Temperatur auf.

Description

  • Hintergrund
  • Die Erfindung betrifft im Wesentlichen Vergasungs- und Verbrennungstechnologien und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen für emissionsarme Verbrennung.
  • Integrierte Vergasungs-Kombinationszyklus-(IGCC)-Systeme sind eine viel versprechende Technologie zur Energieerzeugung, da sie die Möglichkeit einer Erzeugung von Elektrizität aus reichlich vorhandenen Brennstoffen, wie z. B. Kohle, Biomasse, Petrolkoks, Siedlungsmüll und anderen Brennstoffmaterial mit reduzierten Emissionen ermöglichen. Ein IGCC-System enthält typischerweise eine Luftzerlegungseinheit (ASU), ein Vergasungssystem und ein Gasturbinen-Kombinationszyklussystem. Unter Druck stehender hoch reiner Sauerstoff wird in der ASU erzeugt und an eine Vergasungseinrichtung gesendet. In der Vergasungseinrichtung reagiert Brennstoffmaterial mit dem Sauerstoff bei Vorhandensein von Dampf unter Erzeugung von Kohlenmonoxid-(CO) und Wasserstoff-(H2) reichen Synthesegas. Das Wasserstoff enthaltende Synthesegas wird in der Brennkammer des Gasturbinen-Kombinationszyklussystems verbrannt. Derzeitige Synthesegas-Brennkammern sind Diffusions-Brennkammern und Dampf wird üblicherweise als ein Verdünnungsmittel genutzt, um die thermische Stickoxid-(NOx)-Bildung zu reduzieren. Die Verwendung von Dampf als ein Verdünnungsmittel in der Synthesegasverbrennung bringt eine Einschränkung in der maximalen Turbineneinlasstemperatur, die erreicht werden kann, mit sich, und beschränkt somit den maximalen Wirkungsgrad.
  • Einige von den Herausforderungen, denen man derzeit bei der Kommerzialisierung von IGCC-Systemen zur Energieerzeugung gegenübersteht, beinhalten hohe Kapitalkosten im Vergleich zu anderen Energieerzeugungstechnologien, wie z. B. von Kohlenstaub-Anlagen. Um den Gesamtwirkungsgrad des IGCC-Systems zu verbessern, werden derzeit unterschiedliche Integrationsverfahren für verschiedene Subsysteme untersucht. Einige von diesen beinhalten die Zuführung des für die Synthesegasreinigung und Verbrennungsverdünnung erforderlichen Dampfes aus dem Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (HRSG) des Gasturbinensystems, sowie die Komprimierung der für die ASU erforderlichen Luft unter Verwendung des Verdichters der Gasturbine.
  • Demzufolge besteht noch ein Bedarf für die weitergehende Integration der verschiedenen Subsysteme des IGCC-Systems, um den Gesamtwirkungsgrad zu steigern, und ein Entwicklungsbedarf von Verbrennungstechnologien, welche höhere Turbineneinlasstemperaturen ermöglichen, ohne entsprechend die thermische NOx-Erzeugung zu erhöhen.
  • KURZBESCHREIBUNG
  • Ein Turbinensystem weist einen Verdichter zum Komprimieren von Luft zum Erzeugen eines Druckluftstroms, eine Luftzerlegungseinheit zum Aufnehmen und Zerlegen wenigstens eines Teils des Druckluftstroms in Sauerstoff und einen sauerstoffarmen Strom, eine Brennkammer zum Aufnehmen und Verbrennen wenigstens eines Teils des sauerstoffarmen Stroms, eines Teils des Druckluftstroms und eines Brennstoffs, um Hochtemperatur-Abgas zu erzeugen, und eine Turbine zum Aufnehmen und Expandieren des Hochtemperatur-Abgases zum Erzeugen von E lektrizität und eines NOx-armen Abgases mit reduzierter Temperatur.
  • ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen bezeichnen, wobei:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 7 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 8 eine schematische Darstellung einer weiterer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 10 eine graphische Darstellung von NOx-Daten für variierende Werte des Sauerstoffanteils an dem Brennkammereinlass ist.
  • 11 eine graphische Darstellung von NOx-Daten für variierende Werte des Sauerstoffanteils an dem Brennkammereinlass und bei verschiedenen Brennkammerflammentemperaturen ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein einen Verdichter 12, eine Brennkammer 14, eine Turbine 16 und eine Luftzerlegungseinheit (ASU) 18 aufweisendes Turbinensystem 12 ist in 1 dargestellt. So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff ASU jedes System oder Teilsystem, das Luft aufnehmen und einen Sauerstoffstrom und einen sauerstoffarmen Strom und optional einen Stickstoffstrom ausgeben kann. So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff Sauerstoffstrom einen Strom, der aus mehr als 80 Volumenprozent Sauerstoff besteht, während der sauerstoffarme Strom einen aus weniger als etwa 20 Volumenprozent Sauerstoff bestehenden Strom bedeutet.
  • Luft 20 wird in den Verdichter 12 komprimiert, um einen Druckluftstrom 22 zu erzeugen. Ein zweiter Luftstrom 24 wird in die ASU 18 eingeführt, um einen Sauerstoff-(O2)-Strom 26 und einen sauerstoffarmen Strom 28 zu erzeugen. Wenigstens ein Teil des sauerstoffarmen Stroms 28 und wenigstens ein Teil des Druckluftstroms 22 werden der Brennkammer 14 zur Verbrennung mit einem Brennstoff zum Erzeugen eines Hochdruck-Hochtemperatur-Abgases 32 zugeführt. Das Hochtemperatur-Abgas 32 wird der Turbine 16 zur Expansion und zur Erzeugung von Elektrizität über einen Generator 34 und eines NOx-armen Abgases 36 mit niedriger Temperatur zugeführt. So wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff NOx-armes Abgas ein Abgas mit weniger als 30 Teilen pro Million (ppm) NOx, und typischerweise weniger als 20 ppm und oft weniger als etwa 10 ppm. Tatsächlich kann in einigen Ausführungsformen der NOx-Pegel bei weniger als 5 ppm und darunter liegen. Der sauerstoffarme Strom 28 verdünnt den gesamten Sauerstoffanteil in der Brennkammer 14, und verringert dadurch die Spitzenverbrennungstemperatur und die NOx-Erzeugung. Luft 20 ohne die Verdünnung aus dem sauerstoffarmen Strom 28 weist typischerweise einen Sauerstoffanteil von etwa 21% auf. Durch die Zusetzung des gesamten oder eines Teils des sauerstoffarmen Stroms 28 in die Brennkammer ist der Sauerstoffgehalt der kombinierten Verbrennungsluft weniger als 21% und typischerweise zwischen etwa 10% bis etwa 20% und oft zwischen 15% bis etwa 18%. Zusätzlich wird die NOx-Erzeugung ebenfalls aufgrund des reduzierten Sauerstoffpartialdrucks in der Verbrennungsflamme reduziert.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung 50 wird der sauerstoffarme Strom 28 einem Verdichter 51 zugeführt und zusammen mit Luft 20 komprimiert, um einen Mischdruckluftstrom 52 gemäß Darstellung in 2 zu erzeugen. Der Mischdruckluftstrom 52 wird einer Brennkammer 14 zur Verbrennung mit Brennstoff 20 zur Erzeugung von Hochdruck-Hochtemperatur-Abgas 32 zugeführt. Das Hochtemperatur-Abgas 32 wird einer Turbine 16 zur Expansion und Erzeugung von Elektrizität über einen Generator 34 und von NOx-armen Abgas 36 mit reduzierter Temperatur zugeführt. In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Verdichter 51 einen Erststufen-Verdichterabschnitt 54 und einen Zweitstufen-Verdichterabschnitt 56 auf. In einer Ausführungsform wird der sauerstoffarme Strom 28 in den Zweitstufen-Verdichterabschnitt 56 zur Vermischung mit einem Druckluftstrom 58 aus dem Erststufen-Verdichterabschnitt 54 geleitet. In noch einer weiteren Ausführungsform nimmt ein optionaler Zwischenkühler 60 den sauerstoffarmen Strom 28 und den Druckluftstrom 58 auf und vermischt diese, um einen Mischdruckluftstrom 62 zu erzeugen, der dem Zweitstufen-Verdichterabschnitt 56 zur Kompression zugeführt wird, um einen Mischdruckluftstrom 52 zu erzeugen. Diese Ausführungsform ist besonders attraktiv, da verschiedene kommerzielle Gasturbinensysteme, wie z. B. das GE LMS 100, derzeit einen mehrstufigen Verdichter und einen Zwischenkühler verwenden, was Nachrüstanwendungen sowohl erwünscht als auch praktisch implementierbar macht.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Druckluftstrom 22 in zwei Ströme eines ersten Teils 102 und eines zweiten Teils 104 gemäß Darstellung in 3 aufgeteilt. Der erste Teil 102 des Druckluftstroms 22 wird der ASU 18 zugeführt, um einen Sauerstoffstrom 26 und einen sauerstoffarmen Strom 28 zu erzeugen. Der zweite Teil 104 wird einem optionalen Mischer 106 zugeführt, wo der zweite Teil 104 mit dem sauerstoffarmen Strom 28 vermischt wird, um einen Mischstrom 108 zu erzeugen. Der Mischstrom 108 wird dann der Brennkammer 14 zur Verbrennung mit Brennstoff 30 zugeführt. (Alternativ werden der zweite Teil 104 und der sauerstoffarme Strom 28 in die Brennkammer 14 geleitet). In dieser Ausführungsform verwendet das System in vorteilhafter Weise nur einen Kompressionszyklus, um sowohl die der Brennkammer 14 zu geführte Luft als auch die der ASU 18 zugeführte Luft zu komprimieren, um dadurch Kapitalinvestition, Betriebs- und Wartungsaufwendungen zu sparen und den Gesamtflächenbedarf des Systems zu beschränken.
  • In einer weiteren Ausführungsform 200 der Erfindung wird der Sauerstoffstrom 26 einer Vergasungseinrichtung 200 zugeführt, wo er mit einem kohlenstoffhaltigen Material 204 reagiert wird, um ein Synthesegas 206 gemäß Darstellung in 4 zu erzeugen. Ein Teil 208 des Sauerstoffstroms kann aufgeteilt werden und anderweitig genutzt werden, beispielsweise könnte der Teil 208 erfasst, gelagert und transportiert werden. Das Synthesegas 206 wird einem Synthesegasverarbeitungssystem 210 zur Umwandlung des Synthesegases 206 in einen gereinigten Brennstoff 212 zugeführt. Der gereinigte Brennstoff 212 wird in eine Brennkammer 114 zur Verbrennung mit dem Mischstrom 108 eingeführt. Diese Ausführungsform stellt den Vorteil der Anwendung einer Lösung mit geringem NOx für bestehende Vergasungssysteme bereit. Die meisten Vergasungssysteme enthalten eine ASU als eine Standardkomponente des Systems, so dass die Systemintegration einfach wäre.
  • In einer weiteren Ausführungsform 300 der Erfindung weist der Verdichter 12 einen Erststufen-Verdichter 302 und einen Zweitstufen-Verdichter 304 gemäß Darstellung in 5 auf. Die Luft 305 wird dem Erststufen-Verdichter 302 zum Erzeugen eines Druckluftstroms 306 zugeführt, der der ASU 18 zugeführt wird. Der Zweitstufen-Verdichter 304 nimmt die Luft 20 auf und erzeugt einen Druckluftstrom 22, der dem Mischer 106 zum Mischen des Druckluftstroms 22 mit dem sauerstoffarmen Strom 28 zugeführt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform 400 der Erfindung wird der sauerstoffarme Strom 28 in den Zweitstufen-Verdichter 304 eingeführt und zusammen mit Luft 20 komprimiert, um einen Mischdruckluftstrom 402 gemäß Darstellung in 6 zu erzeugen. Der Mischdruckluftstrom 402 wird einer Brennkammer 14 zur Verbrennung mit dem gereinigten verbrennbaren Brennstoff 212 zugeführt, um Hochdruck-Hochtemperatur-Abgas 32 zu erzeugen. Das Hochtemperatur-Abgas 32 wird der Turbine 16 zur Expansion und Erzeugung von Elektrizität über einen Generator 34 und von NOx-armen Abgas 36 mit reduzierter Temperatur zugeführt. In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nimmt ein optionaler Zwischenkühler 310 den sauerstoffarmen Strom 28 und wenigstens einen Teil des Druckluftstroms 306 auf, und mischt ihn, um einen Mischstrom 312 zu erzeugen, der dem Zweitstufen-Verdichterabschnitt 304 zur Kompression zugeführt wird, um einen Mischdruckluftstrom 402 zu erzeugen.
  • In einer weiteren Ausführungsform 500 der Erfindung wird die in Bezug auf 1 diskutierte Ausführungsform weiter modifiziert, so dass sie einen Abgasrückführungs-(EGR)-Kreislauf enthält, wie es in 7 dargestellt ist. Das durch die Turbine 16 erzeugte NOx-arme Abgas 36 wird einem Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (HRSG) 502 für die Erzeugung von Dampf 504 und von Abgas 506 mit verringerter Temperatur zugeführt. Der Dampf 504 wird typischerweise einem (nicht dargestellten) Dampfturbinen-Nachschaltkreislauf für die Erzeugung zusätzlicher Elektrizität zugeführt. Das Abgas 506 mit reduzierter Temperatur wird einer Stromaufteilungsvorrichtung 508 zur Aufteilung des Abgases 506 mit reduzierter Temperatur in wenigstens einen ersten Teil 510 und einen zweiten Teil 512 zugeführt. In einer Ausführungsform wird der erste Teil 510 einem Kohlendioxid-Entzugsystem 514 für die Entfernung und Isolation von in dem Strom enthaltenem Kohlen dioxid zugeführt. In einer ersten Ausführungsform beträgt der erste Teil 510 zwischen etwa 50% bis etwa 80% des Abgases 506 mit reduzierter Temperatur.
  • Der zweite Teil 512 des Abgases 506 mit reduzierter Temperatur wird, typischerweise über eine Pumpe 516, einem Wasserentfernungssystem 518, wie z. B. einem Kondensator, zum Entfernen des gesamten überschüssigen Wassers und Erzeugen einen sauerstoffarmen, wasserarmen Stroms 520 zugeführt. In einer Ausführungsform liegt der zweite Teil 512 zwischen etwa 20% bis etwa 50% des Abgases 506 mit reduzierter Temperatur. Der sauerstoffarme, wasserarme Strom 520 wird einem Verdichter 12 zur Kompression zusammen mit Luft 20 zugeführt, um einen sauerstoffarmen Druckluftstrom 522 zu erzeugen. Die NOx-Erzeugung in der Brennkammer 14 wird signifikant im Vergleich zu herkömmlichen Systemen verringert, da die Brennkammer 14 mehrere Ströme mit einem reduzierten Sauerstoffanteil, einem sauerstoffarmen Druckluftstrom 522 und einem sauerstoffarmen Strom 28 empfängt. Die Nox-Erzeugung wird aufgrund des reduzierten Sauerstoffpartialdruckes in der Verbrennungsflamme und der geringeren Temperatur der Flamme im Vergleich zur Verbrennung von atmosphärischer Luft reduziert. Zusätzlich ist die Kohlenstoffdioxidbeseitigung in diesem System wesentlich erleichtert, da der erste Teil 510 des Abgases 506 mit reduzierter Temperatur einen geringeren Volumenstrom und einen höheren Kohlendioxidanteil aufweist, welcher die Beseitigung und Isolation des Kohlendioxids wesentlich effizienter bei kleinerem Gesamtflächenbedarf macht. In einer Ausführungsform 600 wird ein wasserarmer Strom 520 in einen Wärmetauscher 602 zusammen mit einem sauerstoffarmen Strom 28 zum Wärmeaustausch dazwischen eingeführt, da die Temperatur des wasserarmen Stroms 520 vor dem Eintritt in den Verdichter 12 reduziert wird und die Temperatur des sauerstoffarmen Stroms 28 vor dem Eintritt in die Brennkammer 14 erhöht wird, wie es in 8 dargestellt ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform 700 der Erfindung ist die unter Bezugnahme auf 5 diskutierte Ausführungsform weiter so modifiziert, dass sie einen Abgasrückführungs-(EGR)-Kreislauf gemäß Darstellung in 9 enthält. Der sauerstoffarme, wasserarme Strom 520 wird dem Verdichter 12 zur Kompression zusammen mit Luft 20 zum Erzeugen eines sauerstoffarmen Druckluftstroms 522 zugeführt.
  • 10 ist eine graphische Darstellung einer in bestimmten Experimenten demonstrierten (auf 15 Volumenprozent Sauerstoff korrigierten) NOx-Reduzierung, aufgetragen gegenüber dem Sauerstoffpegel an dem Einlass der auf einer festen Flammentemperatur von etwa 1593°C (2900°F) gehaltenen Brennkammer. Gemäß Darstellung aus den Daten tritt eine deutliche Reduzierung im NOx auf, wenn sich der Sauerstoffanteil in der Verbrennungsluft von den standardmäßigen 21 Volumenprozent auf 14 Volumenprozent ändert. Wie in diesen Experimenten demonstriert, wird eine NOx-Reduzierung von etwa 80 Prozent bei einem Sauerstoffgehaltpegel von 14%t im Vergleich zu dem Grundlinienpegel von 21% Sauerstoffanteil gemessen.
  • 11 ist eine weitere graphische Darstellung, die in bestimmten Experimenten demonstrierte (auf 15 Volumenprozent Sauerstoff korrigierte) NOx-Werte, aufgetragen gegenüber dem Sauerstoffpegel an dem Brennkammereinlass für drei unterschiedliche Flammentemperaturen von etwa 1426°C (2600°F), etwa 1528°C (2800°F) und etwa 1649°C (3000°F) darstellt. Gemäß Darstellung aus den Daten tritt eine signifikante Reduzierung in den NOx-Pegeln auf, sobald der Sauerstoffanteil in der Verbrennungsluft sich von den standardmäßigen 21 Volumenpro zent auf etwa 16 Volumenprozent und weniger ändert. Wie es für alle drei Flammentemperaturen dargestellt ist, sind die NOx-Werte bei 16 Volumenprozent Sauerstoff weniger als 10 ppm und in einem Falle kleiner als 5 ppm, was eine erhebliche Reduzierung der NOx-Werte gegenüber der Grundlinie darstellt.
  • Obwohl nur einige bestimmte Merkmale der Erfindung hierin dargestellt und beschrieben wurden, werden viele Modifikationen und Änderungen für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sein. Es dürfte sich daher verstehen, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen soweit sie in den tatsächlichen Erfindungsgedanken der Erfindung fallen, abdecken sollen.
    • 10
    Turbinensystem
    12
    Verdichter
    14
    Brennkammer
    16
    Turbine
    18
    Luftzerlegungseinheit (ASU)
    20
    Luft
    22
    Druckluftstrom
    24
    Zweiter Luftstrom
    26
    Sauerstoffstrom
    28
    Sauerstoffarmer Strom
    30
    Brennstoff
    32
    Hochtemperatur-Abgas
    34
    Generator
    36
    NOx-armes Abgas mit niedriger Temperatur
    50
    Weitere Ausführungsform der Erfindung
    51
    Verdichter
    52
    Mischdruckluftstrom
    54
    Erststufen-Verdichterabschnitt
    56
    Zweitstufen-Verdichterabschnitt
    58
    Drucksluftstrom
    60
    Zwischenkühler
    62
    Mischdruckluftstrom
    100
    Weitere Ausführungsform der Erfindung
    102
    Erster Abschnitt
    104
    Zweiter Abschnitt
    106
    Mischer
    108
    Mischstrom
    200
    Weitere Ausführungsform der Erfindung
    202
    Vergasungseinrichtung
    204
    Kohlenstoffhaltiges Material
    206
    Synthesegas
    208
    Abschnitt
    210
    Synthesegasverarbeitungssystem
    212
    Gereinigter Brennstoff
    300
    Weitere Ausführungsform der Erfindung
    302
    Erststufen-Verdichter
    304
    Zweitstufen-Verdichter
    306
    Druckluftstrom
    400
    Weitere Ausführungsform der Erfindung
    304
    Zweitstufen-Verdichter
    402
    Gemischte Druckströmung
    500
    Weitere Ausführungsform der Erfindung
    502
    (HRSG)
    504
    Dampf
    506
    Abgas mit reduzierter Temperatur
    508
    Stromaufteilungseinrichtung
    510
    Erster Abschnitt
    512
    Zweiter Abschnitt
    514
    Kohlendioxid-Beseitigungssystem
    516
    Pumpe
    518
    Wasserbeseitigungssystem
    520
    Wasserarmer Strom
    522
    Sauerstoffarmer Druckluftstrom
    600
    Eine Ausführungsform
    602
    Wärmetauscher
    700
    Weitere Ausführungsform der Erfindung

Claims (13)

  1. Turbinensystem (10) aufweisend: einen Verdichter (12) zum Komprimieren eines ersten Luftstroms (20) zum Erzeugen eines Druckluftstroms (22); eine Luftzerlegungseinheit (18) zum Aufnehmen und Zerlegen eines zweiten Luftstroms (24) in Sauerstoff (26) und einen sauerstoffarmen Strom (28); eine Brennkammer (14) zum Aufnehmen und Verbrennen wenigstens eines Teils des sauerstoffarmen Stroms (28), eines Teils des Druckluftstroms (22) und eines Brennstoffes (30), um Hochtemperatur-Abgas (32) zu erzeugen; und eine Turbine (16) zum Aufnehmen und Expandieren des Hochtemperatur-Abgases (32), um Elektrizität und NOx-armes Abgas (36) mit reduzierter Temperatur zu erzeugen.
  2. Turbinensystem (10) gemäß Anspruch 1, wobei der sauerstoffarme Strom (28) weniger als etwa 20 Volumenprozent Sauerstoff hat.
  3. Turbinensystem (10) gemäß Anspruch 1, wobei der NOx-arme Abgasstrom (36) einen NOx-Pegel von weniger als etwa 30 ppm hat.
  4. Turbinensystem (10) gemäß Anspruch 1, wobei das NOx-arme Abgas (36) einem HRSG (502) für die Erzeugung von Dampf und eines Abgases (506) mit reduzierter Temperatur zugeführt wird.
  5. Turbinensystem (10) gemäß Anspruch 4, wobei der Dampf einem Nachschaltkreislauf für die Erzeugung von zusätzlicher Elektrizität zugeführt wird.
  6. Turbinensystem (10) gemäß Anspruch 5, wobei das Abgas (506) mit reduzierter Temperatur in einen ersten Teil aufgeteilt wird, der einem Kohlendioxidbeseitigungssystem (514) zugeführt wird, und in einen zweiten Teil, der dem Verdichter (12) zur Kompression zusammen mit dem ersten Luftstrom (20) zugeführt wird.
  7. Turbinensystem (10), aufweisend: eine Luftzerlegungseinheit (18) zum Zerlegen von Luft in Sauerstoff (26) und einen sauerstoffarmen Strom (28); einen Verdichter (12) zum Komprimieren von Luft (20) und wenigstens eines Teils von dem sauerstoffarmen Strom (28), um einen Mischdruckluftstrom (52) zu erzeugen; eine Brennkammer (14) zum Aufnehmen und Verbrennen wenigstens eines Teils des Mischdruckluftstroms (52) und eines Brennstoffes (30), um ein Hochtemperatur-Abgas (32) zu erzeugen; und eine Turbine (16) zum Aufnehmen und Expandieren des Hochtemperatur-Abgases (32), um Elektrizität und NOx-armes Abgas (36) mit reduzierter Temperatur zu erzeugen.
  8. Vergasungssystem, aufweisend: eine Luftzerlegungseinheit (18) zum Zerlegen von Luft in Sauerstoff (26) und einen sauerstoffarmen Strom (28); eine Vergasungseinrichtung (202) zum Reagieren des Sauerstoffs (26) und eines kohlenstoffhaltigen Materials (204), um ein Synthesegas (206) zu erzeugen; ein Synthesegasverarbeitungssystem (210) zum Umwandeln des Synthesegases (210) in einen gereinigten Brennstoff (212); und ein Gasturbinensystem (10), aufweisend: einen Verdichter (12) zum Komprimieren von Luft (20) zum Erzeugen eines Druckluftstroms (22); eine Brennkammer (14) zum Aufnehmen und Verbrennen wenigstens eines Teils des sauerstoffarmen Stroms (28) und wenigstens eines Teils des Druckluftstroms (22) und wenigstens eines Teils des gereinigten brennbaren Brennstoffs (212), um ein Hochtemperatur-Abgas (32) zu erzeugen; und eine Turbine (16) zum Aufnehmen und Expandieren des Hochtemperaturgases (32), um Elektrizität und NOx-armes Abgas (36) mit reduzierter Temperatur zu erzeugen.
  9. Vergasungssystem nach Anspruch 8, wobei der Verdichter wenigstens einen Erststufen-Verdichterabschnitt (54) und einen Zweitstufen-Verdichterabschnitt (56) aufweist.
  10. Vergasungssystem nach Anspruch 9, welches ferner einen Zwischenkühler (60) aufweist, wobei der sauerstoffarme Strom (28) in den Zwischenkühler zur Vermischung mit einem Druckluftstrom aus dem Erststufen-Verdichterabschnitt (54) geleitet wird, um eine Mischstrom zu erzeugen, der dem Zweitstufen-Verdichterabschnitt (56) zugeführt wird.
  11. Verfahren zum Reduzieren von Emissionen mit den Schritten: Erzeugen eines sauerstoffarmen Stroms (28); Erzeugen eines Druckluftstroms (58); Verbrennen wenigstens eines Teils des sauerstoffarmen Stroms, eines Teils des Druckluftstroms und eines Brennstoffs, um ein Hochtemperatur-Abgas (32) zu erzeugen; Expandieren des Hochtemperaturgases, um Elektrizität und ein NOx-armes Abgas zu erzeugen.
  12. Verfahren zum Reduzieren von Emissionen nach Anspruch 11, ferner mit den Schritten: Verwenden des NOx-armen Abgases zum Erzeugen von Dampf und Abgas (36) mit reduzierter Temperatur.
  13. Verfahren zum Reduzieren von Emissionen nach Anspruch 12, ferner mit den Schritten: Zuführen eines ersten Teils des Abgases (36) mit reduzierter Temperatur zu einem Kohlendioxidbeseitigungssystem (514); und Komprimieren und Mischen eines zweiten Teils des Abgases (36) mit reduzierter Temperatur mit dem Luftstrom, um eine sauerstoffarmen Druckluftstrom zu erzeugen.
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