DE102009032537A1 - Coal-fired power station with associated CO2 scrubbing and heat recovery - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Wärmerückgewinnung mittels Verbindung mehrerer Wärmeströme eines fossil befeuerten, insbesondere kohlebefeuerten, Kraftwerks (1) mit der Verbrennung nachgeschalteter CO-Wäsche (58) des Rauchgases mittels chemischer Absorption und zugeordneter CO-Kompression (27), soll eine Lösung geschaffen werden, die eine wärmetechnisch günstige Einbindung einer CO-Wäsche des Rauchgases mit zugeordneter CO-Kompression in den Gesamtenergiewärmestrom und/oder die Gesamtwärmeenergiebilanz eines fossil befeuerten, insbesondere kohlebefeuerten, vorzugsweise konventionellen, Kraftwerks ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass aus dem Wärmestrom der CO-Wäsche (58) mit zugeordneter CO-Kompression (27) thermische Energie in Form mindestens eines Teilwärmestroms (Q, Q, Q, Q) ausgekoppelt und in ein unmittelbar oder mittelbar an den Wärmestrom des Kessels (2) oder Dampferzeugers des Kraftwerks (1) gekoppelten Wärmestrom wieder eingekoppelt wird und/oder dass aus dem Rauchgaswärmestrom (Q) thermische Energie in Form mindestens eines Teilwärmestroms (Q, Q, Q) ausgekoppelt und in den Wärmestrom der CO-Wäsche (58) mit zugeordneter CO-Kompression (27) wieder eingekoppelt wird.In a method for heat recovery by combining several heat flows from a fossil-fired, in particular coal-fired, power plant (1) with the combustion of downstream CO scrubbing (58) of the flue gas by means of chemical absorption and associated CO compression (27), a solution is to be created, which enables a thermally beneficial integration of CO scrubbing of the flue gas with associated CO compression in the total energy heat flow and / or the total heat energy balance of a fossil-fueled, in particular coal-fired, preferably conventional, power plant. This is achieved by extracting thermal energy in the form of at least a partial heat flow (Q, Q, Q, Q) from the heat flow of the CO washing (58) with the associated CO compression (27) and converting it directly or indirectly to the heat flow of the boiler (2) or steam generator of the power plant (1) coupled heat flow is coupled in again and / or that from the flue gas heat flow (Q) thermal energy in the form of at least a partial heat flow (Q, Q, Q) is extracted and into the heat flow of the CO scrubbing (58) is coupled in again with associated CO compression (27).
Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung mittels Verbindung mehrerer Wärmeströme eines fossil befeuerten, insbesondere kohlebefeuerten, Kraftwerks mit nachgeschalteter CO2-Wäsche des Rauchgases mittels chemischer Absorption und zugeordneter CO2-Kompression. Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Kraftwerk, insbesondere fossil befeuertes und vorzugsweise kohlebefeuertes Kraftwerk, mit einer der Verbrennung nachgeschalteten CO2-Wäsche des Rauchgases mittels chemischer Absorption und zugeordneter CO2-Kompression.The invention is directed to a method for heat recovery by connecting a plurality of heat flows of a fossil-fired, especially coal-fired, power plant with downstream CO 2 scrubbing of the flue gas by means of chemical absorption and associated CO 2 compression. Furthermore, the invention is directed to a power plant, in particular fossil-fueled and preferably coal-fired power plant, with a post-combustion CO 2 scrubbing of the flue gas by means of chemical absorption and associated CO 2 compression.
Seit geraumer Zeit, spätestens seit Unterzeichnung des Kyoto-Protokolls, werden intensive Anstrengungen unternommen, um die Emission des bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehenden Gases CO2 in die Atmosphäre zu vermindern, um dieses für die Klimaerwärmung verantwortliche Treibhausgas in der Atmosphäre zu reduzieren. Bei fossil befeuerten, insbesondere kohlebefeuerten, Kraftwerken stehen hierfür drei grundsätzliche Verfahrensrouten zur Verfügung: Die Abscheidung vor der Verbrennung, die integrierte Abscheidung und die Abscheidung nach der Verbrennung.For some time now, at the latest since the signing of the Kyoto Protocol, intensive efforts have been made to reduce the emission of the CO 2 gas from the burning of fossil fuels into the atmosphere in order to reduce this atmospheric greenhouse gas that is responsible for global warming. For fossil-fueled, especially coal-fired, power plants, there are three basic process routes available: pre-combustion capture, integrated capture, and post-combustion capture.
Das Prinzip der Abscheidung vor der Verbrennung (pre-combustion) basiert auf der Umsetzung des fossilen Brennstoffes zu einem aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff bestehenden Synthesegas, wobei in einem weiteren Schritt das Kohlenmonooxid zu Kohlendioxid (CO2) aufoxidiert und dann aus dem Prozess entfernt wird.The principle of pre-combustion is based on the conversion of the fossil fuel to a syngas consisting of carbon monoxide and hydrogen, in a further step the carbon monoxide is oxidised to carbon dioxide (CO 2 ) and then removed from the process.
Die integrierte Abscheidung wird beim so genannten Oxy-Fuel-Prozess realisiert. Hierbei wird ein hochkonzentrierter Kohlendioxid(CO2)-Abgasstrom durch die Verbrennung des fossilen Brennstoffes, insbesondere Kohle, mit reinem Sauerstoff anstelle von Luft erzeugt, der nach Kondensation des Wasserdampfanteils ohne zusätzliche Wäsche direkt entsorgt werden kann.The integrated separation is realized in the so-called oxy-fuel process. Here, a highly concentrated carbon dioxide (CO 2 ) -Abgasstrom produced by the combustion of fossil fuel, especially coal, with pure oxygen instead of air, which can be disposed of directly after condensation of the water vapor without additional washing.
Bei dem dritten Verfahren, der Abscheidung nach der Verbrennung (post-combustion), das insbesondere bei konventionellen Kraftwerken Anwendung findet, wird das Kohlendioxid (CO2) mittels einer Wäsche abgetrennt. Hierbei wird das Rauchgas am Ende des Rauchgasreinigungsstranges mittels einer CO2-Wäsche mittels chemischer Absorption aus dem Rauchgas größtenteils entfernt, so dass ein CO2-armes Abgas das Kraftwerk verlässt. Diese CO2-Wäsche findet in einem Absorber statt, wobei die chemische Absorption mittels eines Waschmittels, insbesondere Monoethanolamin (MEA), aber auch Diethanolamin (DEA) oder Methyldiethanolamin (MDEA), erfolgt. Das mit CO2 beladene Waschmittel wird in einem Desorber oder Regenerator von dem CO2 befreit und aufbereitet und anschließend im Kreislauf zum Absorber zurückgeführt. Den Desorber oder Regenerator verlässt ein höchst CO2-haltiges Abgas, das in einer anschließenden CO2-Kompression verflüssigt und danach zur endgültigen Lagerung oder Weiterverwendung aus dem Bereich des Kraftwerks entfernt wird. Der große Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass damit bestehende konventionelle Kraftwerksanlagen ohne weiteres nachrüstbar sind. Der Nachteil dieses Verfahrens ergibt sich aus dem für die CO2-Abscheidung notwendigen hohen Energieaufwand. Zum einen ist für die Regeneration des eingesetzten Waschmittels ein hoher Energiebedarf erforderlich, der üblicherweise in Form von aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des zugeordneten Kraftwerkes abgezapftem Dampf gedeckt wird. Mit diesem abgezapften Dampf wird ein Reboiler oder Verdampfer des Desorbers oder Regenerators gespeist, mittels welchem das im Kreislauf geführte Waschmittel auf die für die Austreibung von CO2 notwendige Temperatur erhitzt wird. Weiterer energetischer Aufwand wird für die anschließende CO2-Kompression zur Verflüssigung des Kohlendioxids benötigt. Schließlich wird auch noch zusätzliche Energie benötigt, um das zunächst drucklose Rauchgas vor dem Absorber der CO2-Wäsche des Rauchgases auf den notwendigen Absorberdruck anzuheben. Aufgrund dieses relativ hohen Energieaufwandes für die CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression wird der Wirkungsgrad des zugeordneten Kraftwerkes – im Vergleich zu einem solchen ohne CO2-Wäsche – vermindert. Auch hat die Maßnahme des Abführens von Anzapfdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes Einfluss auf diesen Kreislauf und die Energieströme, insbesondere die Wärmeenergieströme des Kraftwerks.In the third method, the post-combustion, which is used in particular in conventional power plants, the carbon dioxide (CO 2 ) is separated by means of a wash. Here, the flue gas at the end of the flue gas cleaning line by means of a CO 2 scrubbing by chemical absorption from the flue gas is largely removed, so that a low-CO 2 exhaust gas leaves the power plant. This CO 2 scrubbing takes place in an absorber, wherein the chemical absorption by means of a detergent, in particular monoethanolamine (MEA), but also diethanolamine (DEA) or methyldiethanolamine (MDEA), takes place. The loaded with CO 2 detergent is freed in a desorber or regenerator of the CO 2 and treated and then recycled in the circuit to the absorber. The desorber or regenerator exits a high CO 2 -containing exhaust gas, which is liquefied in a subsequent CO 2 compression and then removed from the area of the power plant for final storage or re-use. The big advantage of this method is that existing conventional power plants can be easily retrofitted. The disadvantage of this method results from the high energy consumption required for CO 2 separation. On the one hand, a high energy requirement is required for the regeneration of the detergent used, which is usually covered in the form of steam drawn from the water-steam circuit of the associated power plant. With this tapped steam, a reboiler or evaporator of the desorber or regenerator is fed, by means of which the recirculated detergent is heated to the temperature necessary for the expulsion of CO 2 . Further energy expenditure is required for the subsequent CO 2 compression for the liquefaction of the carbon dioxide. Finally, additional energy is required to raise the initially pressureless flue gas before the absorber of the CO 2 scrubbing of the flue gas to the necessary absorber pressure. Due to this relatively high energy consumption for the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression of the efficiency of the associated power plant - compared to such without CO 2 scrubbing - reduced. Also, the measure of the discharge of bleed steam from the water-steam cycle of the power plant has an influence on this cycle and the energy flows, in particular the heat energy flows of the power plant.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lösung zu schaffen, die eine wärmetechnisch günstige Einbindung einer CO2-Wäsche des Rauchgases mit zugeordneter CO2-Kompression in den Gesamtwärmestrom und/oder die Gesamtwärmeenergiebilanz eines fossil befeuerten, insbesondere kohlebefeuerten, vorzugsweise konventionellen, Kraftwerks ermöglicht.The invention has for its object to provide a solution that enables a thermally beneficial integration of a CO 2 scrubbing of the flue gas with associated CO 2 compression in the total heat flow and / or the total heat energy balance of a fossil-fueled, especially coal-fired, preferably conventional power plant.
Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass aus dem Wärmestrom der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression thermische Energie in Form mindestens eines Teilwärmestroms ausgekoppelt und in einen unmittelbar oder mittelbar an den Wärmestrom des Kessels oder Dampferzeugers des Kraftwerks gekoppelten Wärmestrom wieder eingekoppelt wird und/oder dass aus dem Rauchgaswärmestrom thermische Energie in Form mindestens eines Teilwärmestrom ausgekoppelt und in den Wärmestrom der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression wieder eingekoppelt wird.In a method of the type described in more detail, this object is achieved in that decoupled from the heat flow of CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression thermal energy in the form of at least a partial heat flow and in a direct or indirect to the heat flow of the boiler or steam generator the power plant coupled heat flow is coupled again and / or that is coupled out of the flue gas heat flow thermal energy in the form of at least a partial heat flow and coupled into the heat flow of CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression again.
In Ausgestaltung der Erfindung kann dies dadurch realisiert sein, dass im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression vorhandene thermische Energie mittels mindestens einer dort als Wärmequelle nutzbaren Anlagenkomponente als Teilwärmestrom aus dem Wärmestrom der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression ent- oder ausgekoppelt wird und/oder im Bereich einer Rauchgasleitung vorhandene thermische Energie mittels mindestens einer dort als Wärmequelle nutzbaren Anlagenkomponente aus dem Wärmestrom des Rauchgases ent- oder ausgekoppelt wird und die jeweils durch die Ent- oder Auskoppelung in Form des mindestens einen Teilwärmestromes gewonnene thermische Energie im Bereich des Kraftwerks außerhalb des jeweiligen Ent- oder Auskoppelungsbereiches mittels mindestens einer dort für die gewonnene thermische Energie jeweils als Wärmesenke nutzbaren weiteren Anlagenkomponente wieder in den Wärmestrom des Kraftwerks eingekoppelt wird.In an embodiment of the invention, this can be realized in that in the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression existing thermal energy by means of at least one usable there as a heat source plant component as a partial heat flow from the heat flow of CO 2 scrubbing with associated CO 2 - Compression is coupled or decoupled and / or present in the range of a flue gas line existing thermal energy by means of at least one usable there as a heat source system component from the heat flow of the flue gas or coupled and obtained in each case by the decoupling or decoupling in the form of at least one partial heat flow thermal energy in the area of the power plant outside of the respective decoupling or decoupling region by means of at least one usable there for the recovered thermal energy in each case as a heat sink further system component is coupled back into the heat flow of the power plant.
Ebenso wird die vorstehende Aufgabe bei einem Kraftwerk der eingangs näher bezeichneten Art dadurch gelöst, dass im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression mindestens eine als Wärmequelle genutzte und die Ent- oder Auskoppelung von thermischer Energie aus dem Wärmestrom der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression bewirkende Anlagenkomponente angeordnet und/oder ausgebildet ist und/oder im Bereich einer Rauchgasleitung und/oder einer einen Luftvorwärmer umgehenden Bypass-Rauchgasleitung mindestens eine als Wärmequelle genutzte und die Ent- oder Auskoppelung von thermischer Energie aus dem Rauchgasstrom bewirkende Anlagenkomponente angeordnet und/oder ausgebildet ist und im Bereich des Kraftwerks mindestens eine mit dieser Anlagenkomponente wärmeenergieleitungsmäßig verbundene sowie als Wärmesenke genutzte und die Wiedereinkoppelung der entkoppelten oder ausgekoppelten thermischen Energie in den Wärmestrom des Kraftwerks außerhalb des jeweiligen Ent- oder Auskoppelungsbereichs bewirkende, vorzugsweise weitere, Anlagenkomponente angeordnet und/oder ausgebildet ist.Likewise, the above object is achieved in a power plant of the type described in more detail by the fact that in the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression at least one used as a heat source and the decoupling or decoupling of thermal energy from the heat flow of CO 2 Laundry with associated CO 2 compression causing plant component arranged and / or trained and / or in the range of a flue gas line and / or an air preheater bypass bypass flue gas line at least one used as a heat source and the decoupling or decoupling of thermal energy from the flue gas stream arranging plant component is arranged and / or trained and in the area of the power plant at least one heat energy with this component component connected and used as a heat sink and the re-coupling of the decoupled or decoupled thermal energy in the heat flow of the power plant outside the respective Decoupling or decoupling causing, preferably further, plant component arranged and / or trained.
Hierbei zeichnet sich das Verfahren weiterhin dadurch aus, dass, im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression in einem CO2-reichen Gasstrom und/oder im verwendeten Absorptionsmittel vorhandene thermische Energie ent- oder ausgekoppelt wird.Here, the method is further characterized by the fact that, in the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression in a CO 2 -rich gas stream and / or in the absorbent used thermal energy is decoupled or decoupled.
Weiterhin sieht die Erfindung in Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass im Bereich der Rauchgasleitung und/oder im Bereich einer einen Luftvorwärmer umgehenden Bypass-Rauchgasleitung im Rauchgas vorhandene thermische Energie ent- oder ausgekoppelt wird.Farther the invention provides in an embodiment of the method that in Area of the flue gas line and / or in the area of an air preheater bypassing Bypass flue gas line in the flue gas existing thermal energy is decoupled or decoupled.
Bei einer Energieauskoppelung im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression ent- oder ausgekoppelte thermische Energie außerhalb des Bereiches der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression, insbesondere in den Wasser-Dampf-Kreislauf und/oder einen Fernwärmekreislauf und/oder in eine kohleführende Kohleleitung und/oder eine Frischluftleitung, wieder in den Wärmestrom des Kraftwerks eingekoppelt wird.In the case of energy decoupling in the CO 2 scrubbing area with associated CO 2 compression, it is furthermore advantageous if the thermal energy decoupled or decoupled in the CO 2 scrubbing area with associated CO 2 compression is outside the range of the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression, in particular in the water-steam cycle and / or a district heating circuit and / or in a coal-carrying coal line and / or a fresh air line, is coupled back into the heat flow of the power plant.
Bei einer Wärmeauskoppelung im Bereich der Rauchgasleitung und/oder der Bypass-Rauchgasleitung ist es weiterhin zweckmäßig, wenn die im Bereich der Rauchgasleitung und/oder der Bypass-Rauchgasleitung ent- oder ausgekoppelte thermische Energie außerhalb des Bereiches der Rauchgasleitung und/oder der Bypass-Rauchgasleitung in den Wasser-Dampf-Kreislauf und/oder den Fernwärmekreislauf und/oder den Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression, insbesondere einen Wärmetauscher eines Reboilers, wieder eingekoppelt wird.When decoupling heat in the area of the flue-gas line and / or the bypass flue-gas line, it is furthermore expedient if the thermal energy decoupled or decoupled in the area of the flue-gas line and / or the bypass flue-gas line is outside the area of the flue-gas line and / or the bypass flue-gas line in the water-steam cycle and / or the district heating circuit and / or the range of CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression, in particular a heat exchanger of a reboiler, is coupled again.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen sowohl des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch des erfindungsgemäßen Kraftwerks sind Gegenstand der jeweiligen (weiteren) Unteransprüche.Advantageous embodiments and advantageous developments of both the inventive method as well as the power plant according to the invention are the subject of the respective (further) subclaims.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass die CO2-Wäsche des Rauchgases mittels chemischer Absorption und zugeordneter CO2-Kompression wärmetechnisch günstig und optimiert in den Gesamtwärmestrom und damit die Gesamtwärmeenergiebilanz eines fossil befeuerten, insbesondere kohlebefeuerten, vorzugsweise konventionellen, Kraftwerks eingebunden ist und/oder eingebunden werden kann.By the invention it is achieved that the CO 2 scrubbing of the flue gas by means of chemical absorption and associated CO 2 compression thermally favorable and optimized in the total heat flow and thus the total heat energy balance of a fossil-fueled, especially coal-fired, preferably conventional power plant is involved and / or can be integrated.
Zum einen ist vorgesehen, dass im Bereich der CO2-Wäsche und im Bereich der CO2-Kompression entstehenden Abwärmeströme als Wärmequelle(n) genutzt werden. Hierbei wird unter Wärmequelle die Möglichkeit verstanden, aus dem jeweiligen Abwärmestrom, d. h. einem thermische Energie in Form von messbarer Wärme führenden Medium, nicht benötigte thermische Energie in Form mindestens eines Teilwärmestromes ent- und auszukoppeln und danach wärmeenergieleitungsmäßig einer an anderer Stelle des Kraftwerks außerhalb des Bereiches der CO2-Wäsche des Rauchgases mit zugeordneter CO2-Kompression angeordneten Wärmesenke zuzuführen. Unter Wärmesenke wird hierbei verstanden, dass die wärmeleitungsmäßig zugeführte, im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression aus- oder entkoppelte thermische Energie in den Wärmestrom des Kraftwerkes wieder eingekoppelt, d. h. auf ein dort fließendes oder strömendes Medium mit einem niedrigeren Wärmeenergieniveau, d. h. einer niedrigeren Temperatur, übertragen, und somit aus dem Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression entnommene Wärme rückgeführt und rückgewonnen wird. Die ansonsten mit dem gereinigten Rauchgasstrom oder mit dem verflüssigten Kohlendioxidstrom den Bereich der CO2-Wäsche des Rauchgases mit zugeordneter CO2-Kompression ungenutzt verlassende thermische Energie wird erfindungsgemäß somit zumindest teilweise genutzt und im Wege der Wärmerückgewinnung in den Wärmestrom des Kraftwerkes zurückgeführt.On the one hand, it is envisaged that waste heat streams generated in the area of CO 2 scrubbing and CO 2 compression will be used as heat source (s). In this case, the term heat source means the possibility of decoupling and decoupling thermal energy in the form of at least one partial heat stream from the respective waste heat stream, ie a thermal energy in the form of measurable heat medium, and thereafter heat energy line one elsewhere in the power plant outside the area to supply the CO 2 scrubbing of the flue gas with associated CO 2 compression arranged heat sink. Under heat sink is understood here that the heat-conductively supplied, in the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression off or decoupled thermal energy coupled into the heat flow of the power plant again, ie, a flow there or strö medium with a lower heat energy level, that is, a lower temperature, transferred, and thus recycled from the CO 2 scrubbing area with associated CO 2 compression heat recovered and recovered. The otherwise with the purified flue gas stream or with the liquefied carbon dioxide stream the area of CO 2 scrubbing the flue gas with associated CO 2 compression unused leaving thermal energy is thus used according to the invention at least partially and recycled in the way of heat recovery in the heat flow of the power plant.
Zum anderen ist zur Verbesserung und Optimierung des Gesamtwärmestromes und der Gesamtwärmeenergiebilanz des Kraftwerkes vorgesehen, dass rauchgasseitig in Rauchgasströmungsrichtung vor der CO2-Wäsche thermische Energie in Form eines Teilwärmestromes aus der im Rauchgas enthaltenen thermischen Energie ent- oder ausgekoppelt wird und im Bereich der CO2-Wäsche, insbesondere dort im Bereich des Reboilers oder Verdampfers, in den Wärmestrom der CO2-Wäsche wieder eingekoppelt wird. Diese Ausführungsform lässt sich auch unabhängig von der vorstehend beschriebenen Ent- und Auskoppelung von thermischer Energie aus dem Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression realisieren.On the other hand, in order to improve and optimize the total heat flow and the total heat energy balance of the power plant, it is provided that the smoke gas side in the flue gas flow direction before the CO 2 scrubbing is decoupled or decoupled from the heat energy contained in the flue gas thermal energy in the form of a partial heat flow and in the CO 2 Laundry, especially in the area of reboiler or evaporator, is coupled into the heat flow of CO 2 scrubbing again. This embodiment can also be implemented independently of the above-described decoupling and decoupling of thermal energy from the CO 2 scrubbing area with associated CO 2 compression.
Weitere Möglichkeiten der Verwendung und Wiedereinkoppelung von im Bereich der Rauchgasleitung oder einer den Luftvorwärmer umgehenden Bypass-Rauchgasleitung aus dem Rauchgas ent- oder ausgekoppelter thermischer Energie in den Gesamtwärmestrom des Kraftwerks bestehen erfindungsgemäß darin, die entkoppelte oder ausgekoppelte thermische Energie in den Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerks, und hier vorzugsweise im Bereich der Niederdruckvorwärmung und/oder der Hochdruckvorwärmung, und/oder in einen zugeordneten Fernwärmekreislauf wieder einzukoppeln. Diese Verwendung oder Rückeinkoppelung rauchgasseitig ent- oder ausgekoppelter thermischer Energie wird vorzugsweise in Kombination mit aus dem Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression ent- oder ausgekoppelter und im Bereich außerhalb der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression wieder in den Wärmestrom des Kraftwerkes eingekoppelter thermischer Energie vorgesehen. Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang zweckmäßig, wenn dann die dem Kessel oder Dampferzeuger des Kraftwerks zugeführte Frischluft mittels eines Wärmetauschers erwärmt wird, dem aus dem Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression ent- oder ausgekoppelte thermische Energie zur Abgabe an den zuströmenden Frischluftmassestrom zugeführt wird.Other ways of using and re-coupling of in the flue gas line or the bypass bypass flue gas line bypassing the air preheater from the flue gas or decoupled thermal energy in the total heat flow of the power plant according to the invention are the decoupled or decoupled thermal energy in the water-steam cycle the power plant, and here preferably in the field of low-pressure preheating and / or high-pressure preheating, and / or re-couple in an associated district heating cycle. This use or feedback of flue gas side decoupled or decoupled thermal energy is preferably in combination with from the field of CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression decoupled or decoupled and in the area outside the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression again provided in the heat flow of the power plant coupled thermal energy. In particular, it is expedient in this context when the fresh air supplied to the boiler or steam generator of the power plant is then heated by means of a heat exchanger, the decompressed or decoupled from the field of CO 2 scrubbing with associated CO 2 thermal energy for delivery to the inflowing fresh air mass flow is supplied.
Ergänzend kann in nicht dargestellter Weise zudem vorgesehen sein, dass dem Kraftwerk solarthermische oder geothermische Energieerzeugungsanlagen zugeordnet sind, deren darin gewonnene Energie dem Wärmestrom des Kraftwerkes in Form von thermischer Energie und/oder elektrischer Energie zugeführt oder zur Verfügung gestellt wird.In addition can be provided in a manner not shown also that the power plant Solar thermal or geothermal energy generation plants assigned are their energy obtained in the heat flow of the power plant in Form supplied by thermal energy and / or electrical energy or to disposal is provided.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ent- oder Auskoppelung am CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf sowie in CO2-Strömungsrichtung hinter der CO2-Kompression erfolgt. Vorteilhafte Orte für die Ausbildung von Wärmesenken für die Ent- oder Auskoppelung von thermischer Energie bestehen weiterhin im Bereich der CO2-Wäsche-Absorberzwischenkühlung und im Bereich der CO2-Kompression-Zwischenkühlung. Für die Wiedereinkoppelung der ausgekoppelten thermischen Energie besonders vorteilhafte Orte sind der Bereich der Niederdruckvorwärmung sowie der Bereich in Strömungsrichtung hinter einer hinter einem Kondensator angeordneten Kondensatpumpe, wobei die vorstehenden Bereiche alle im Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerks ausgebildet sind. Weitere vorteilhafte Orte für die Ausbildung von Wärmesenken zur Wiedereinkoppelung der im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression ausgekoppelten thermischen Energie sind der dem Kraftwerk zugeordnete Fernwärmekreislauf, die Frischlufterwärmung der den Brennern des Kraftwerks zuzuführenden Frischluft oder die Kohletrocknung der einer Kohlemühle zuzuführenden Kohle als fossilem Brennstoff. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von Braunkohle, wobei das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Kraftwerk aber sowohl bei Steinkohle- als auch bei Braunkohle-Verfeuerung anwendbar ist.It is particularly advantageous if the decoupling or decoupling takes place at the CO 2 scrubber desorber or regenerator head and in CO 2 flow direction behind the CO 2 compression. Advantageous locations for the formation of heat sinks for the decoupling or decoupling of thermal energy continue to exist in the field of CO 2 scrubber-absorber intercooling and in the field of CO 2 compression intercooling. For the re-coupling of the decoupled thermal energy particularly advantageous locations are the range of low pressure preheating and the area in the flow direction behind a arranged behind a condenser condensate pump, the above areas are all formed in the water-steam cycle of the power plant. Further advantageous locations for the formation of heat sinks for reincorporation of decoupled in the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression thermal energy of the power plant associated district heating circuit, the fresh air heating to be supplied to the burners of the power plant fresh air or coal drying of a coal mill to be supplied Coal as fossil fuel. This applies in particular to the use of lignite, but the method according to the invention and the power plant according to the invention can be used both for hard coal and for lignite burning.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass die Ent- oder Auskoppelung der thermischen Energie mittels einer oder mehrerer am CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf und/oder in CO2-Strömungsrichtung hinter der CO2-Kompression und/oder im Bereich der CO2-Wäsche-Absorberzwischenkühlung und/oder im Bereich der CO2-Kompression-Zwischenkühlung ausgebildeter Wärmequelle(n) und die Wiedereinkoppelung der thermischen Energie mittels einer oder mehrerer im Bereich der Niederdruckvorwärmung und/oder in Kondensatströmungsrichtung vor der Niederdruckvorwärmung und/oder in einem Fernwärmekreislauf und/oder in einer Frischlufterwärmung und/oder in einer Kohletrocknung ausgebildeten/ausgebildeter und wärmeenergieleitungsmäßig mit der/den Wärmequelle(n) verbundene(n) Wärmesenke(n) durchgeführt wird.The inventive method is further characterized by the fact that the decoupling or decoupling of the thermal energy by means of one or more on CO 2 scrubber desorber or regenerator head and / or in CO 2 flow direction behind the CO 2 compression and / or in the Area of CO 2 scrubber absorber intercooling and / or in the field of CO 2 compression intercooling formed heat source (s) and the re-coupling of thermal energy by means of one or more in the low pressure preheating and / or condensate flow direction before the low pressure preheating and / or in a district heating circuit and / or in a fresh air heating and / or in a coal drying trained / educated and heat energy with the / the heat source (s) connected (s) heat sink (s) is performed.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Ent- oder Auskoppelung der thermischen Energie mittels einer oder mehrerer in der Rauchgasleitung und/oder in der Bypass-Rauchgasleitung ausgebildeter Wärmequelle(n) und die Wiedereinkoppelung der thermischen Energie in den Wasser-Dampf-Kreislauf im Bereich der Niederdruckvorwärmung und/oder der Hochdruckvorwärmung und/oder in den Fernwärmekreislauf und/oder in den Bereich der CO2-Wäsche, insbesondere in den Reboiler, vorzugsweise einen Wärmetauscher des Reboilers, durchgeführt wird.A further advantageous embodiment of the invention is that the decoupling or decoupling of the thermal energy by means of one or more formed in the flue gas line and / or in the bypass flue gas line heat source le (n) and the re-coupling of the thermal energy in the water-steam cycle in the low-pressure preheating and / or high-pressure preheating and / or in the district heating circuit and / or in the CO 2 scrubbing, in particular in the reboiler, preferably a reboiler heat exchanger.
Ebenso ist es von Vorteil, wenn die im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression ent- oder ausgekoppelte thermische Energie mittels in einem Rankine-Kreislauf angeordneter Wärmetauscher wieder in den Wärmestrom des Kraftwerks eingekoppelt wird.Likewise, it is advantageous if the thermal energy decoupled or decoupled in the CO 2 scrubbing area with associated CO 2 compression is coupled back into the heat flow of the power plant by means of a heat exchanger arranged in a Rankine cycle.
Für die Durchführung des
Verfahrens ist es erfindungsgemäß besonders
zweckmäßig, wenn
das Verfahren in einem Kraftwerk nach einem der Ansprüche 11 bis
29 durchgeführt
wird.For the implementation of the
Method is particularly according to the invention
appropriate if
the method in a power plant according to one of
Ebenso zeichnet sich das Kraftwerk in Ausgestaltung der Erfindung daher dadurch aus, dass am CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf und/oder in CO2-Strömungsrichtung hinter der CO2-Kompression und/oder im Bereich der CO2-Wäsche-Absorberzwischenkühlung und/oder im Bereich der CO2-Kompression-Zwischenkühlung eine oder mehrere zur Wärmeübertragung als Wärmequelle(n) genutzte Anlagenkomponente(n) angeordnet und/oder ausgebildet ist/sind, die jeweils in ein Wärmeträgermedium führender Weise wärmeenergieleitungsmäßig mit einer oder mehreren im Bereich der Niederdruckvorwärmung und/oder in Kondensatströmungsrichtung vor der Niederdruckvorwärmung und/oder in einem Fernwärmekreislauf und/oder in der Frischlufterwärmung und/oder in der Kohletrocknung angeordneten und als Wärmesenke(n) eine Wärmeübertragung bewirkenden Anlagenkomponente(n) verbunden ist/sind.Likewise, the power plant in an embodiment of the invention therefore characterized by the fact that the CO 2 scrubber desorber or regenerator head and / or in CO 2 flow direction behind the CO 2 compression and / or in the CO 2 scrubber-absorber intermediate cooling and / or arranged in the field of CO 2 compression intercooling one or more used for heat transfer as a heat source (s) system component (s) is / are each leading in a heat transfer medium leading heat energy with one or more in the field the low-pressure preheating and / or arranged in the condensate flow direction before the low-pressure preheating and / or in a district heating circuit and / or in the fresh air heating and / or in the coal drying and as a heat sink (s) heat transfer causing plant component (s) is / are connected.
Eine verfahrenstechnisch und anlagentechnisch gut zu realisierende Möglichkeit Wärmequellen und Wärmesenken auszubilden, besteht darin, hierfür vorhandene und/oder als zusätzliche Wärmetauscher ausgebildete Anlagenkomponenten zu verwenden. Die Erfindung sieht daher bezüglich des Kraftwerkes in weiterer Ausgestaltung auch vor, dass im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression mindestens eine, eine Wärmequelle, insbesondere für ein separates Wärmeträgermedium, ausbildende Anlagenkomponente, vorzugsweise ein Wärmetauscher, ausgebildet und in der wärmeenergieleitungsmäßig ein Medium, vorzugsweise das separate Wärmeträgermedium, führenden Weise mit mindestens einer im Bereich des Kraftwerks angeordneten weiteren, eine Wärmesenke, insbesondere für das separate Wärmeträgermedium, ausbildenden Anlagenkomponente, vorzugsweise ein weiterer Wärmetauscher, verbunden ist, wobei eine oder mehrere der aus einem Wärmetauscher am CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf und/oder einem Wärmetauscher hinter der CO2-Kompression und/oder einem Wärmetauscher der CO2-Wäsche-Absorberzwischenkühlung und/oder einem Wärmetauscher der CO2-Kompression-Zwischenkühlung ausgewählte(n) Anlagenkomponente(n) je einen als Wärmequelle fungierenden Wärmetauscher und/oder eine nach einem Desorber hoch CO2-haltiges Gas führende Leitung eine als Wärmequelle genutzte Anlagenkomponente und/oder eine nach der CO2-Kompression flüssiges CO2 führende Leitung eine als Wärmequelle genutzte Anlagenkomponente(n) sowie eine oder mehrere der aus einem Wärmetauscher der Niederdruckvorwärmung und/oder einem Wärmetauscher vor der Niederdruckvorwärmung und/oder einem Wärmetauscher im Fernwärmekreislauf und/oder einem Wärmetauscher der Kohletrocknung und/oder einem Wärmetauscher der Frischlufterwärmung ausgewählte(n) Anlagenkomponente(n) je einen als Wärmesenke fungierenden weiteren Wärmetauscher ausbilden.A process engineering and plant technology to realize well-way to form heat sources and heat sinks, is to use existing and / or designed as an additional heat exchanger system components. The invention therefore also provides with respect to the power plant in a further embodiment, that in the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression at least one, a heat source, especially for a separate heat transfer medium, forming system component, preferably a heat exchanger, formed and in the heat energy line a medium, preferably the separate heat transfer medium, leading way with at least one arranged in the power plant further, a heat sink, in particular for the separate heat transfer medium, forming system component, preferably another heat exchanger is connected, wherein one or more of a heat exchanger on CO 2 scrubber desorber or regenerator head and / or a heat exchanger downstream of the CO 2 compression and / or a heat exchanger of CO 2 scrubber-absorber intercooling and / or a heat exchanger of CO 2 compression intercooling selected (s) Anlagenkompone nte (s) each acting as a heat source heat exchanger and / or after a desorber high CO 2 -containing gas line leading used as a heat source system component and / or after the CO 2 compression liquid CO 2 leading line used as a heat source system component (n) and one or more of the plant component (s) selected from a heat exchanger of the low-pressure preheating and / or a heat exchanger before the low-pressure preheating and / or a heat exchanger in the district heating circuit and / or a heat exchanger of coal drying and / or a heat exchanger of the fresh air heating each form a functioning as a heat sink further heat exchanger.
Eine Möglichkeit, die Entkoppelung von thermischer Energie und Wiedereinkoppelung von thermischer Energie zu realisieren besteht insbesondere darin, dass der eine Wärmequelle ausbildende Wärmetauscher am CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf wärmeenergieleitungsmäßig mit einem eine Wärmesenke ausbildenden Wärmetauscher der Niederdruckvorwärmung, insbesondere mit dem einer stromaufwärtsseitig zur Kondensatströmungsrichtung gelegenen Kondensatpumpe nächstgelegenen Wärmetauscher, verbunden ist.One way to realize the decoupling of thermal energy and re-coupling of thermal energy is in particular that the heat source forming a heat exchanger on CO 2 scrubber desorber or Regeneratorkopf heat energy with a heat sink forming a heat exchanger of low pressure preheating, in particular with an upstream side connected to the condensate flow direction condensate pump nearest heat exchanger.
Eine weitere Möglichkeit, in vorteilhafterweise die Auskoppelung und Wiedereinkoppelung von thermischer Energie zu realisieren besteht weiterhin darin, dass der eine Wärmequelle ausbildende Wärmetauscher hinter der CO2-Kompression wärmeenergieleitungsmäßig mit einem eine Wärmesenke ausbildenden Wärmetauscher der Niederdruckvorwärmung, insbesondere dem in Kondensatströmungsrichtung einem Speisewasserbehälter nächstgelegenen Wärmetauscher, und/oder dem eine Wärmesenke ausbildenden Wärmetauscher vor der Niederdruckvorwärmung verbunden ist.A further possibility to realize advantageously the decoupling and re-coupling of thermal energy consists further in that the heat source forming a heat exchanger behind the CO 2 compression thermal energy with a heat sink forming a heat exchanger of the low pressure preheating, especially in the condensate flow direction of a feedwater tank nearest heat exchanger, and / or the heat sink forming a heat exchanger is connected before the low pressure preheating.
Hierbei ist es dann besonders zweckmäßig, wenn der Wärmetauscher vor der Niederdruckvorwärmung in einer Kondensatleitung in Kondensatströmungsrichtung hinter einer Kondensatpumpe und/oder die Wärmetauscher der Niederdruckvorwärmung in einer von der Kondensatleitung abzweigenden Bypass-Leitung angeordnet ist/sind, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.in this connection it is particularly useful when the heat exchanger before the low pressure preheating in a condensate line in the condensate flow direction behind a Condensate pump and / or the heat exchangers the low pressure preheating arranged in a bypass line branching off from the condensate line is / are what the invention also provides.
Gemäß weiterer Ausgestaltung lässt sich eine wärmetechnisch besonders günstige Aneinanderkopplung der Wärmetauscher WT2 und WT5 dadurch erreichen, dass der Rücklauf des Wärmetauschers der Niederdruckvorwärmung wärmeenergieleitungsmäßig mit dem Vorlauf des Wärmetauschers vor der Niederdruckvorwärmung verbunden ist.According to a further embodiment, a thermally particularly favorable mutual coupling of the heat exchangers WT2 and WT5 is possible in that the return of the heat exchanger of the low-pressure preheating is connected by heat energy with the flow of the heat exchanger before the low-pressure preheating.
Eine weitere vorteilhafte und zweckmäßige wärmeenergieleitungsmäßige Verbindung zwischen den einzelnen Wärmequellen und den einzelnen Wärmesenken lässt sich insbesondere dann erreichen, wenn zwischen den Wärmequellen und den Wärmesenken ein, insbesondere zum übrigen Stofffluss des Kraftwerks separates, Wärmeträgermedium zwischen diesen im Kreislauf geführt wird, was vorzugsweise dann der Fall ist, wenn die Wärmequellen und Wärmesenken als Wärmetauscher ausgebildet sind. Die Erfindung sieht in weiterer Ausgestaltung daher auch vor, dass ein Wärmeträgermedium in einem vom Wärmetauscher hinter der CO2-Kompression, dem in Kondensatströmungsrichtung einem Speisewasserbehälter nächstgelegenen Wärmetauscher und dem Wärmetauscher vor der Niederdruckvorwärmung gebildeten Kreislauf und/oder in einem vom Wärmetauscher am CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf und dem einer in stromaufwärtsseitiger Kondensatströmungsrichtung gelegenen Kondensatpumpe nächstgelegenen Wärmetauscher gebildeten Kreislauf jeweils durch diese Wärmetauscher geführt ist.A further advantageous and expedient heat energy line connection between the individual heat sources and the individual heat sinks can be achieved, in particular, if a heat transfer medium is introduced between the heat sources and the heat sinks, in particular for the remaining material flow of the power plant, between them, which is preferably then Case is when the heat sources and heat sinks are formed as a heat exchanger. The invention therefore also provides, in a further embodiment, for a heat transfer medium to be in a circuit formed by the heat exchanger downstream of the CO 2 compression, the heat exchanger adjacent to a feedwater tank and the heat exchanger upstream of the low-pressure preheating, and / or in one of the heat exchangers on the CO 2 . Laundry desorber or regenerator head and the one formed in the upstream condensate flow direction located condensate pump nearest heat exchanger circuit is guided in each case by these heat exchangers.
Eine zweckmäßige Möglichkeit zur Ausbildung einer Wärmerückgewinnung besteht auch darin, die ent- oder ausgekoppelte thermische Energie in den Fernwärmekreislauf eines Kraftwerkes wiedereinzukoppeln, falls ein solcher Fernwärmekreislauf vorgesehen ist. Die Erfindung sieht in Ausgestaltung daher weiterhin auch vor, dass der Wärmetauscher am CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf und/oder der Wärmetauscher hinter der CO2-Kompression mit einem oder mehreren in dem Fernwärmekreislauf angeordneten Wärmetauscher(n) wärmeenergieleitungsmäßig verbunden ist/sind.A convenient way to form a heat recovery is also to re-couple the decoupled or decoupled thermal energy in the district heating circuit of a power plant, if such a district heating circuit is provided. The invention therefore further provides in an embodiment that the heat exchanger on the CO 2 scrubber desorber or regenerator head and / or the heat exchanger behind the CO 2 compression with one or more arranged in the district heating circuit heat exchanger (s) is heat energy connected by line / are.
Hierbei kann eine leitungsmäßige Verbindung und Ankoppelung zwischen den im Fernwärmekreislauf angeordneten Wärmetauschern und den im Bereich des Wasser-Dampf-Kreislaufes des Kraftwerkes angeordneten Wärmetauschern von Vorteil sein, weshalb sich die Erfindung auch dadurch auszeichnet, dass einer oder mehrere der in dem Fernwärmekreislauf angeordneten Wärmetauscher mit einem oder mehreren der der Niederdruckvorwärmung zu- oder vorgeordneten Wärmetauscher(n) wärmeenergieleitungsmäßig verbunden ist/sind.in this connection can be a line connection and coupling between the heat exchangers arranged in the district heating circuit and arranged in the region of the water-steam cycle of the power plant heat exchangers be advantageous, which is why the invention is characterized by that one or more of the arranged in the district heating circuit heat exchanger with one or more of the low pressure preheating upstream or upstream Heat exchanger (s) connected by thermal energy is / are.
Hierbei kann wiederum der Wärmetauscher vor der Niederdruckvorwärmung im Rücklauf des in dem Fernwärmekreislauf angeordneten Wärmetauschers und/oder im Rücklauf des der Niederdruckvorwärmung zugeordneten Wärmetauschers angeordnet sein.in this connection in turn, the heat exchanger before the low pressure preheating in the return in the district heating circuit arranged heat exchanger and / or in the return of the low pressure preheating associated heat exchanger be arranged.
Aufgrund der Möglichkeit, durch die Auskoppelung von thermischer Energie im Bereich der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression eine ausreichend hohe Wärmeenergiemenge oder ausreichend hohe Menge an thermischer Energie für eine Wiedereinkoppelung zur Verfügung zu stellen, besteht eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kraftwerks auch darin, dass die Wärmeenergiezufuhr für den Reboiler oder Verdampfer in den Fernwärmekreislauf integriert ausgebildet ist (Die Begriffe „Wärmeenergie” und „thermische Energie” werden im vorliegenden Text als Synonyme verwendet).Due to the possibility of providing a sufficiently high amount of thermal energy or sufficiently high amount of thermal energy for re-coupling through the decoupling of thermal energy in the CO 2 scrubbing with associated CO 2 compression, there is a further embodiment of the power plant according to the invention in that the heat energy supply for the reboiler or evaporator is integrated into the district heating circuit (the terms "thermal energy" and "thermal energy" are used herein as synonyms).
Eine weitere Möglichkeit zur Nutzung der durch Auskoppelung wieder rückgewonnenen thermischen Energie besteht darin, diese zur Kohletrocknung und/oder zur Frischlufterwärmung zu verwenden. Eine vorteilhafte Nutzung besteht erfindungsgemäß daher weiterhin darin, dass der Wärmetauscher am CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf und/oder der Wärmetauscher hinter der CO2-Kompression mit einem oder mehreren in einer mit einer Kohlemühle verbundenen Kohleleitung des Kraftwerks angeordneten Wärmetauscher(n) wärmeenergieleitungsmäßig verbunden ist/sind.Another way to use the recovered by decoupling thermal energy is to use them for coal drying and / or for fresh air heating. An advantageous use according to the invention therefore further consists in that the heat exchanger on the CO 2 scrubber desorber or regenerator head and / or the heat exchanger behind the CO 2 compression with one or more arranged in a coal mill with a coal pipe of the power plant arranged heat exchanger (n ) is connected by heat energy.
Ebenso sieht die Erfindung noch vor, dass der Wärmetauscher am CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf und/oder der Wärmetauscher hinter der CO2-Kompression mit einem oder mehreren in einer dem Kessel des Kraftwerks Frischluft zuführenden Frischluftzuleitung angeordneten Wärmetauscher(n) wärmeenergieleitungsmäßig verbunden ist/sind.Likewise, the invention also provides that the heat exchanger on the CO 2 scrubber desorber or regenerator head and / or the heat exchanger behind the CO 2 compression with one or more in a boiler of the power plant fresh air supplying fresh air supply arranged heat exchanger (s) heat energy line is connected / are.
In vorteilhafter Ausgestaltung sieht die Erfindung weiterhin vor, dass das mindestens ein in der Bypass-Rauchgasleitung angeordneter Wärmetauscher mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerks im Bereich der Niederdruckvorwärmung oder der Hochdruckvorwärmung wärmerenergieleitungsmäßig verbunden ist.In Advantageous embodiment, the invention further provides that the at least one arranged in the bypass flue gas line heat exchanger with the water-steam cycle of the power plant in the field of low-pressure preheating or the Hochdruckvorwärmung Warmerenergieleitmäßig connected is.
In Weiterbildung ist darüber hinaus vorgesehen, dass ein in der Bypass-Rauchgasleitung angeordneter Wärmetauscher wärmeenergieleitungsmäßig mit dem Fernwärmekreislauf verbunden ist.In Further education is about it also provided that arranged in the bypass flue gas line heat exchangers heat energy with the district heating cycle connected is.
Vor Vorteil ist es gemäß Weiterbildung der Erfindung darüber hinaus, dass ein in der Bypass-Rauchgasleitung angeordneter Wärmetauscher wärmeenergieleitungsmäßig mit dem Reboiler und/oder einem Wärmetauscher des Reboilers verbunden ist.In front Advantage is it according to training the invention above In addition, that arranged in the bypass flue gas line heat exchanger heat energy with the reboiler and / or a heat exchanger the reboiler is connected.
Es ist dann weiterhin von Vorteil, wenn im Reboilerrücklauf ein wärmeleitungsmäßig mit dem Fernwärmekreislauf verbundener Wärmetauscher und/oder ein mit dem Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerks, vorzugsweise im Bereich der Niederdruckvorwärmung, wärmeleitungsmäßig verbundener Wärmetauscher angeordnet ist.It is then also advantageous if in Reboiler return a thermally conductive connected to the district heating circuit heat exchanger and / or with the water-steam cycle of the power plant, preferably in the region of the low pressure preheating, heat conduction connected heat exchanger is arranged.
Schließlich sieht die Erfindung auch noch vor, dass der Wärmetauscher am CO2-Wäsche-Desorber oder -Regeneratorkopf und/oder der Wärmetauscher hinter der CO2-Kompression und/oder der Wärmetauscher der CO2-Wäsche-Absorberzwischenkühlung und/oder der Wärmetauscher der CO2-Kompression-Zwischenkühlung wärmeleitungsmäßig mit einem in einem Rankine-Kreislauf angeordneten Wärmetauscher verbunden ist/sind.Finally, the invention also provides that the heat exchanger on the CO 2 scrubber desorber or -Regeneratorkopf and / or the heat exchanger downstream of the CO 2 compression and / or the heat exchanger of CO 2 scrubber-absorber intercooling and / or the heat exchanger of the CO 2 compression intermediate cooling is thermally conductively connected to a arranged in a Rankine cycle heat exchanger / are.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.It It is understood that the above and below to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations are usable. The scope of the invention is only through the claims Are defined.
Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt inThe The invention is explained in more detail below by way of example with reference to a drawing. These shows in
Die
Das
in
Befeuert
wird der Kessel
Bei
dieser der Verbrennung nachgeschalteten Dekarbonisierungsanlage
Vor
dem Eintritt in den Absorber
Da
für die
Desorption/Regeneration des Waschmittels im Desorber/Regenerator
An
dem CO2-Wäsche-Desorber- oder Regeneratorkopf
des Desorbers/Regenerators
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach der
Im
Ausführungsbeispiel
nach der
Im
Ausführungsbeispiel
allerdings ist jeweils ein Kreislauf eines separaten Wärmeträgermediums, wie
durch die Leitungen
Im
Bereich des Wärmetauschers
Neben
den eine Wärmequelle
zur Ent- oder Auskoppelung von thermischer Energie aus dem Wärmestrom
der CO2-Wäsche mit zugeordneter CO2-Kompression
Im
Bereich des Wärmetauschers
Die
Insofern
finden in der
Zusätzlich sind
in dem Fernwärmekreislauf
Die
Die
Auch
wenn in den Ausführungsformen
nach den
In
nicht dargestellter Art und Weise können auch die weiteren Wärmetauscher
Bei
der Anordnung des Reboilers oder Verdampfers
An
Stelle zur Aufheizung des Fernwärmekreislaufes
Die
Der
Die
Wärmetauscher
Die
Temperaturführung
am Wärmetauscher
Auch
wenn dies im Einzelnen nicht dargestellt ist, so liegt es auch im
Rahmen der Erfindung, jeden eine Wärmesenke ausbildenden Wärmetauscher
WT1–WT11
und/oder jeden eine Wärmequelle ausbildenden
Wärmetauscher
Eine
ergänzend
mit weiteren rückgewonnenen
Energieströmen,
die nicht ausschließlich
aus dem Bereich der CO2-Wäsche rückgewonnene
Energieströme
umfassen, die dann in den Wasser-Dampf-Kreislauf
rückgeführt werden,
ausgestattete Kraftwerksanlage ist aus der
In
der Bypass-Rauchgasleitung
Das
durch den Wärmetauscher
WT14 geführte
Kondensat kann auch in Strömungsrichtung des
Kondensats hinter dem ersten Wärmetauscher des
Hochdruckvorwärmers
Eine ähnliche
Ausführungsform
im Zusammenhang mit einer Wärmeeinkoppelung
in einen zugeordneten Fernwärmekreislauf
Weiterhin
zweigt in Strömungsrichtung
vor der zum Wärmetauscher
WT16 führenden
Abzweigung aus dem Fernwärmekreislauf
Bei
einer zur Ausführungsform
der Kraftwerksanlage nach der
Bei
der Ausführungsform
nach der
Wie
die
Neben
der direkten Beheizung des Wärmetauschers
Mit
Niedertemperaturwärme
aus der CO2-Wäsche/CO2-Kompression
Natürlich ist
es auch möglich,
anstelle der jeweils in den
Die
Das
Ausführungsbeispiel
nach der
Die
Weitere
12 MW lassen sich bei der Ausführungsform
nach
Insgesamt
sind bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen
somit der Wärmetauscher
Von
der Rauchgasseite, d. h. von dem in der Bypass-Rauchgasleitung
Der
Wärmetauscher
WT18 bildet eine unmittelbar von der thermischen Energie der den
Luftvorwärmer
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur „optimalen” Einbindung von Wärmeströmen in einen konventionellen Kraftwerksprozess. Bei dem konventionellen Kraftwerksprozess kann es sich um alle bekannten, fossil befeuerten Kraftwerksprozesse handeln. Insbesondere handelt es sich um einen Steinkohle befeuerten Kraftwerksprozess im Nettoleistungsbereich zwischen 500 und 1000 MWel. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Steinkohle gefeuerten Kraftwerksprozess mit einer Nettoleistung von Ca. 850 MWel. Die zu integrierenden Wärmeströme können in einem Temperaturbereich zwischen 50 und 400°C liegen. Insbesondere liegen die zu integrierenden Wärmen in einem Temperaturbereich zwischen 50 und 200°C. Die Quelle der Wärmeströme können Anlagen zur Gewinnung solarthermischer oder geothermischer Energie sein oder es können Anlagen sein, die in direktem Bezug zu dem genannten konventionellen Kraftwerksprozess stehen. Bei den Anlagen, die in einem direkten Bezug zu dem genannten konventionellen Kraftwerksprozess stehen, kann es sich um Abwärmeströme handeln, die aus einer Brennstofftrocknungsanlage stammen. Insbesondere können die Abwärmeströme aus einer, dem Kraftwerksprozess nachgeschalteten chemischen CO2-Wäsche mit einem Absorber und Desorbersystem und einer anschließenden Kompression des abgeschiedenen Kohlendioxids stammen.The present invention relates to a method for the "optimal" integration of heat flows in a conventional power plant process. The conventional power plant process can be any known fossil fueled power plant process. In particular, it is a coal-fired power plant process with a net capacity of between 500 and 1000 MW el . The exemplary embodiment is a coal-fired power plant process with a net output of approx. 850 MW el . The heat flows to be integrated can be in a temperature range between 50 and 400 ° C. In particular, the heat to be integrated in a temperature range between 50 and 200 ° C. The source of heat flows may be solar thermal or geothermal energy plants, or it may be plants directly related to the conventional power plant process. The plants that are directly related to the conventional power plant process can be waste heat streams from a fuel drying plant. In particular, the waste heat streams can originate from a chemical CO 2 scrubbing downstream of the power plant process with an absorber and desorber system and a subsequent compression of the separated carbon dioxide.
In
dem Ausführungsbeispiel
wird von einem konventionellen Steinkohle befeuerten Kraftwerksblock
mit einer Nettoleistung von 850 MWel ausgegangen.
Dieser Steinkohle befeuerte Kraftwerksblock hat einen elektrischen
Bruttowirkungsgrad von 47,83% und einen elektrischen Nettowirkungsgrad von
45,25%. Der elektrische Eigenbedarf liegt bei ca. 40 MWel,
wobei der Antrieb der Speisepumpe elektrisch erfolgt. Mit einer
chemischen CO2-Wäsche/Kompression
Bei
der Co2-Wäsche handelt es sich um ein Absorber-
Als „Wärmequelle” nutzbare Anlagenkomponenten sind:
- – Das am Kopf des
Desorbers 22 austretende CO2 ist vollständig mit Wasser gesättigt und hat bei einem Druck von ca. 2 bar eine Temperatur von etwa 115°C. Bei einem Massenstrom von ca. 250 kg/s sind ca. 40% Wasser enthalten. Mit einem separaten Wasser-Kreislauf kann ein Wassermassenstrom von ca. 1050 kg/s auf etwa 105°C aufgeheizt werden. Für die Aufheizung eines solchen Wassermassenstromsist der Wärmetauscher 33 die als „Wärmequelle” nutzbare Anlagenkomponente. Aber auch dieLeitung 26 kann als Wärmequelle fungieren. Mit dem Wassermassenstrom können die als „Wärmesenke” genutzten Anlagenkomponenten Wärmetauscher WT1 und/oder WT3 und/oder WT6 und/oder WT10 und/oder WT9 betrieben werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Wasser gesättigte CO2 in jedem Fall vor der Kompression abgekühlt und von einem Großteil des Wassers befreit werden muss. Im Volllastfall kann das CO2 mit den genannten Wärmetauschern WT1 und/oder WT3 und/oder WT6 und/oder WT9 und/oder WT10 auf eineTemperatur von 60°C und einenWassergehalt von 4% gesenkt werden. - – Das
in der CO2-Kompression
27 auf 200 bar und 190°C komprimierte CO2 muss für die weitere Verarbeitung kondensiert bzw. abgekühlt werden. Der CO2-Massenstrom beträgt ca. 150 kg/s. Mit diesem CO2-Massenstrom können die als „Wärmesenke” genutzten Anlagenkomponenten Wärmetauscher WT2 oder alternativ WT4 oder WT7 und WT5 oder WT9 betrieben werden. Als „Wärmequelle” genutzte Anlagenkomponenten sind hierbei der Wärmetauscher35 und/oder dieLeitung 28 . - – In
der Zwischenkühlung
der CO2-Kompression
27 wird das CO2 von ca. 65°C auf ca. 35°C heruntergekühlt. Hiermit können die als „Wärmesenke” genutzten Anlagenkomponenten Wärmetauscher WT8 und/oder WT11 betrieben werden. Hierbei werden dieWärmetauscher 37 als „Wärmequellen” ausbildenden Anlagenkomponenten genutzt. - – In
der Zwischenkühlung
des
Absorbers 20 wird die Waschlösung, die sich aufgrund der Absorptionswärme auf Ca. 60°C erwärmt, wieder auf ca. 40°C heruntergekühlt um die CO2-Aufnahmefähigkeit der Waschlösung zu verbessern. Diese Kühlung erfolgt mittels der als „Wärmequelle”genutzten Anlagenkomponenten Wärmetauscher 36 . Mit der dadurch gewonnenen thermischen Energie können die als „Wärmesenke” genutzten Anlagenkomponenten Wärmetauscher WT8 und/oder WT11 betrieben werden. - –
Der Rücklauf 31 des Reboilers hat eine Temperatur von ca. 120°C. Der Massenstrom an warmem Wasser beträgt ca. 220 kg/s. Damit können die Wärmetauscher WT12 und/oder WT15 und/oder WT16 betrieben werden.Der Wärmetauscher 24 stellt in diesem Fall (7 und8 ) eine als „Wärmequelle” genutzte Anlagenkomponente dar.
- - The head of the
desorber 22 Exiting CO 2 is completely saturated with water and has a temperature of about 115 ° C at a pressure of about 2 bar. At a mass flow of approx. 250 kg / s, approx. 40% water is contained. With a separate water circuit, a water mass flow of about 1050 kg / s can be heated to about 105 ° C. For the heating of such a water mass flow is theheat exchanger 33 the plant component which can be used as a "heat source". But also themanagement 26 can act as a heat source. With the water mass flow, the system components used as "heat sink" heat exchanger WT1 and / or WT3 and / or WT6 and / or WT10 and / or WT9 can be operated. Another advantage is that the water saturated CO 2 must be cooled in any case before compression and freed from much of the water. In full load, the CO 2 with the aforementioned heat exchangers WT1 and / or WT3 and / or WT6 and / or WT9 and / or WT10 are lowered to a temperature of 60 ° C and a water content of 4%. - - That in CO 2 compression
27 CO 2 compressed to 200 bar and 190 ° C. must be condensed or cooled for further processing. The CO 2 mass flow is about 150 kg / s. With this CO 2 mass flow, the system components heat exchanger WT2 or alternatively WT4 or WT7 and WT5 or WT9 used as "heat sink" can be operated. As "heat source" used system components are in this case theheat exchanger 35 and / or theline 28 , - - In the intercooling of CO 2 compression
27 the CO 2 is cooled down from approx. 65 ° C to approx. 35 ° C. Hereby, the system components used as "heat sink" heat exchanger WT8 and / or WT11 can be operated. Here are theheat exchangers 37 used as "heat sources" forming system components. - - In the intermediate cooling of the
absorber 20 The washing solution, which due to the absorption heat to Ca. Heated to 60 ° C, cooled down again to about 40 ° C in order to improve the CO 2 absorption capacity of the washing solution. This cooling takes place by means of the system components heat exchangers used as "heat source"36 , With the resulting thermal energy, the heat exchanger components WT8 and / or WT11 can be used. - - The
return 31 The reboiler has a temperature of about 120 ° C. The mass flow of warm water is about 220 kg / s. This allows the heat exchangers WT12 and / or WT15 and / or WT16 to be operated. Theheat exchanger 24 represents in this case (7 and8th ) is a plant component used as a "heat source".
Als „Wärmesenken” im Ausführungsbeispiel eines Steinkohle befeuerten 850 MWel Kraftwerksblocks dienen:
- – Die
ND-
Vorwärmstrecke 10 mit einerTemperaturspanne von 20 bis 120°C. Hier sind die Wärmetauscher WT1, WT2, WT5, WT12 und WT15 hinzugefügt. - – Die
HD-
Vorwärmstrecke 13 mit einer Temperaturspanne von 160 bis 290°C. Hier ist der Wärmetauscher WT14 hinzugefügt. Dies ist ein Sonderfall, da hier nicht direkt aus CO2-Wäsche/Kompression beheizt wird, sondern aus einem Luvo-Bypass 59 , der durch WT10 möglich wird. - – Das
Fernwärmeauskopplungssystem
mit einer
Temperaturspanne von 46bis 136°C. Hier sind die Wärmetauscher WT3, WT4 und WT16 hinzugefügt. - – Die
Frischluftvorwärmung
wobei die Frischluft je nach Jahreszeit mit einer Temperatur zwischen –10
und 30°C vorliegt. Hier ist der Wärmetauscher WT10 hinzugefügt. - – Im
Fall einer teilweisen Behandlung des Rauchgases werden die rückführbaren
Wärmemengen aus
der CO2-Wäsche/Kompression
geringer, so dass hier auch Abwärmen
aus der Absorberzwischenkühlung
(
36 ) oder der der Kompressionszwischenkühlung (37 ) im Wärmetauscher WT11 zu verwenden sind. - – Die
Trocknungsanlage für
den Brennstoff (bei Braunkohle), wobei der Brennstoff mit einer
Eingangstemperatur von 15°C vorliegt. Hier ist der Wärmetauscher WT9 hinzugefügt. Im Fall einer teilweisen Behandlung des Rauchgases werden die rückführbaren Wärmemengen aus der CO2-Wäsche/Kompression geringer, so dass Abwärmen aus der Absorberzwischenkühlung (37 ) der der Kompressionszwischenkühlung (36 ) im Wärmetauscher WT8 zu verwenden sind.
- - The
LP preheating section 10 with a temperature range of 20 to 120 ° C. Here the heat exchangers WT1, WT2, WT5, WT12 and WT15 are added. - - The
HD preheating section 13 with a temperature range of 160 to 290 ° C. Here is the heat exchanger WT14 added. This is a special case, as it is not heated directly from CO 2 scrubbing / compression, but from aluff bypass 59 Made possible by WT10. - - The district heating extraction system with a temperature range of 46 to 136 ° C. Here are the heat exchangers WT3, WT4 and WT16 added.
- - The fresh air preheating whereby the fresh air is present depending on the season with a temperature between -10 and 30 ° C. Here is the heat exchanger WT10 added.
- - In the case of a partial treatment of the flue gas, the traceable amounts of heat from the CO 2 scrubbing / compression are lower, so that here also waste heat from the absorber intercooling (
36 ) or the compression intermediate cooling (37 ) are to be used in the heat exchanger WT11. - - The drying plant for the fuel (for lignite), the fuel is present with an inlet temperature of 15 ° C. Here the heat exchanger WT9 is added. In the case of a partial treatment of the flue gas, the traceable amounts of heat from the CO 2 scrubbing / compression are reduced, so that waste heat from the absorber intercooling (
37 ) of the compression intermediate cooling (36 ) are to be used in the heat exchanger WT8.
Der
WT11 überträgt Wärme aus
einem Teilstrom
Der
WT2 überträgt Wärme (
Der
WT3 überträgt Wärme (
Der
WT4 überträgt Wärme
Der
WT5 überträgt Wärme (
Der
WT6 überträgt Wärme (
Der
WT7 überträgt Wärme (
Der
WT10 überträgt Wärme (
Der
Wärmetauscher
WT11 kann auf zwei Weisen betrieben werden: a) durch Abwärme (
Der
WT14 wird mittels eines Luvo-Bypasses
Der
Wärmetauscher
WT16 überträgt Wärme (
Die
Wärmetauscher
WT12 und WT15 übertragen
Wärme aus
dem Reboiler-Rücklauf
S1 auf die ND-Vorwärmstrecke.
Hier wird vorzugsweise der gesamte im WT1 auf 100°C aufgewärmte Massenstrom auf
116°C erwärmt. Der
Reboiler-Rücklauf
wird dabei von ca. 120°C
auf 110°C
abgekühlt.
Dabei werden Ca. 8 MW an Wärme übertragen.
Diese Wärmetauscher
WT12 und WT15 sind sowohl zwischen dem vierten und fünften Wärmetauscher
der in den Ausführungsbeispielen
der
Der
WT9 überträgt Wärme aus:
a) einem Teilstrom der Desorberkopfwärme (
Der
Wärmetauscher
WT8 kann auf zwei Weisen betrieben werden: a) durch Abwärme aus
der Absorberzwischenkühlung
Legt
man ein Kraftwerk
Bei einem Kraftwerk mit Fernwärmeauskopplung, bei welchem dann die Wärmetauscher WT1, WT3, WT4, WT5, WT10, WT14 und WT16 eingesetzt und in Betrieb sind, lässt sich dann ein elektrischer Gesamtbruttowirkungsgrad des Kraftwerksblockes mit vollständiger CO2-Wäsche/CO2-Kompression und Rückeinkopplung der wärme bei 200 MW thermischer Wärmeauskopplung von 39,31% erreichen. Der Nettowirkungsgrad liegt dann bei 33,64% bei einem elektrischen Eigenbedarf von 93 MW. Damit liegt der Gesamtnettowirkungsgrad einer solchen Gesamtanlage dann um 7,73%-Punkte über dem eines identischen Prozesses ohne erfindungsgemäße Rückeinkopplung von Abwärme.In a power plant with district heat extraction, in which then the heat exchangers WT1, WT3, WT4, WT5, WT10, WT14 and WT16 are used and in operation, then a total electrical gross efficiency of the power plant block with complete CO 2 scrubbing / CO 2 compression and Return coupling of heat at 200 MW thermal heat extraction of 39.31%. The net efficiency is then 33.64% with an own electrical demand of 93 MW. Thus, the Gesamtnettowirkungsgrad of such a total investment then 7.73 percentage points above that of an identical process without inventive feedback of waste heat.
Claims (29)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009032537A DE102009032537A1 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Coal-fired power station with associated CO2 scrubbing and heat recovery |
EP10728683A EP2452051A2 (en) | 2009-07-10 | 2010-07-06 | Coal power plant having an associated co2 scrubbing station and heat recovery |
US13/383,204 US20120216540A1 (en) | 2009-07-10 | 2010-07-06 | Coal power plant having an associated co2 scrubbing station and heat recovery |
PCT/EP2010/059615 WO2011003892A2 (en) | 2009-07-10 | 2010-07-06 | Coal power plant having an associated co2 scrubbing station and heat recovery |
CA2767590A CA2767590A1 (en) | 2009-07-10 | 2010-07-06 | Coal power plant having an associated co2 scrubbing station and heat recovery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009032537A DE102009032537A1 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Coal-fired power station with associated CO2 scrubbing and heat recovery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009032537A1 true DE102009032537A1 (en) | 2011-01-13 |
Family
ID=43307830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009032537A Withdrawn DE102009032537A1 (en) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | Coal-fired power station with associated CO2 scrubbing and heat recovery |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120216540A1 (en) |
EP (1) | EP2452051A2 (en) |
CA (1) | CA2767590A1 (en) |
DE (1) | DE102009032537A1 (en) |
WO (1) | WO2011003892A2 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012154313A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-15 | Alstom Technology Ltd | System and method for controlling waste heat for co2 capture |
WO2012163847A1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | Evonik Industries Ag | Method and device for separating off carbon dioxide from gas streams |
EP2559866A1 (en) * | 2011-08-18 | 2013-02-20 | Alstom Technology Ltd | Power plant heat integration |
US20130139509A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-06 | Nuovo Pignone S.P.A. | Heat recovery in carbon dioxide compression and compression and liquefaction systems |
WO2012135574A3 (en) * | 2011-03-31 | 2013-08-15 | Alstom Technology Ltd | System and method for controlling waste heat for co2 capture |
EP2644853A1 (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-02 | Alstom Technology Ltd | Energy saving and heat recovery in carbon dioxide compression systems and a system for accomplishing the same |
WO2013124126A3 (en) * | 2012-02-22 | 2013-12-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Installation for the separation of carbon dioxide and water |
FR3006911A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-19 | IFP Energies Nouvelles | METHOD FOR CAPTURING CO2 WITH ELECTRICITY PRODUCTION |
EP2899462A1 (en) * | 2012-09-06 | 2015-07-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Heat recovery system and heat recovery method |
DE102014105067A1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-10-15 | Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh | Method and apparatus for flexibilization of power plants fueled by carbonaceous fuels by means of the production of carbonaceous fuels |
EP2634483A3 (en) * | 2012-03-01 | 2017-12-13 | Linde Aktiengesellschaft | Method for providing heat to post combustion capture process |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2949553B1 (en) * | 2009-09-02 | 2013-01-11 | Air Liquide | PROCESS FOR PRODUCING AT LEAST ONE POOR CO2 GAS AND ONE OR MORE CO2-RICH FLUIDS |
US8459030B2 (en) | 2009-09-30 | 2013-06-11 | General Electric Company | Heat engine and method for operating the same |
CN102191956A (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-21 | 天华化工机械及自动化研究设计院 | Method for reducing coal consumption of coal fired power plant by arranging steam pipe type drying system |
JP5050071B2 (en) * | 2010-03-29 | 2012-10-17 | 株式会社日立製作所 | Boiler equipment |
WO2012054049A1 (en) * | 2010-10-22 | 2012-04-26 | General Electric Company | Heat engine and method for operating the same |
KR101304886B1 (en) * | 2010-11-30 | 2013-09-06 | 기아자동차주식회사 | System for regenerating CO2 absorption solution |
WO2012085860A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-28 | Inbicon A/S | Steam delivery system for biomass processing |
JP5704937B2 (en) * | 2011-01-31 | 2015-04-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Thermal power generation system with carbon dioxide separation and recovery device |
EP2551477A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-01-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and fossil fuel powered power plant for recovering a condensate |
JP5450540B2 (en) * | 2011-09-12 | 2014-03-26 | 株式会社日立製作所 | Boiler heat recovery system with CO2 recovery device |
EP2589760B1 (en) * | 2011-11-03 | 2020-07-29 | General Electric Technology GmbH | Steam power plant with high-temperature heat reservoir |
EP2765357B1 (en) * | 2012-12-13 | 2020-01-08 | General Electric Technology GmbH | Steam power plant with an additional flexible solar system for the flexible integration of solar energy |
EP2942497B1 (en) * | 2014-05-08 | 2018-10-31 | General Electric Technology GmbH | Oxy boiler power plant oxygen feed system heat integration |
EP2942494B1 (en) | 2014-05-08 | 2019-08-21 | General Electric Technology GmbH | Coal fired oxy plant with heat integration |
EP2942495B1 (en) | 2014-05-08 | 2018-10-10 | General Electric Technology GmbH | Coal fired oxy plant with heat integration |
EP2942496B1 (en) * | 2014-05-08 | 2018-10-10 | General Electric Technology GmbH | Oxy boiler power plant with a heat integrated air separation unit |
CN105582794A (en) * | 2016-01-19 | 2016-05-18 | 河北工程大学 | Solar energy and geothermal energy assisted CO2 Rankine cycle assisted decarbonization and denitrification system for coal-fired unit |
DE102016124042A1 (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-14 | Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh | Process and apparatus for flue gas treatment of flue gases fossil-fired steam power plants by means of an adsorbent |
JP6913604B2 (en) * | 2017-10-27 | 2021-08-04 | 株式会社東芝 | How to operate the carbon dioxide separation and recovery system and the carbon dioxide separation and recovery system |
US11905856B2 (en) * | 2019-07-03 | 2024-02-20 | Ormat Technologies, Inc. | Geothermal district heating power system |
JP7356345B2 (en) * | 2019-12-27 | 2023-10-04 | 三菱重工業株式会社 | Exhaust gas treatment equipment and gas turbine plants |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5025631A (en) * | 1990-07-16 | 1991-06-25 | Garbo Paul W | Cogeneration system with low NOx combustion of fuel gas |
JP2792777B2 (en) * | 1992-01-17 | 1998-09-03 | 関西電力株式会社 | Method for removing carbon dioxide from flue gas |
NO993704D0 (en) * | 1999-03-26 | 1999-07-29 | Christensen Process Consulting | Procedure for controlling the CO2 content of an exhaust gas from a combustion chamber |
WO2007073201A1 (en) * | 2005-12-21 | 2007-06-28 | Norsk Hydro Asa | An energy efficient process for removing and sequestering co2 from energy process plants exhaust gas |
-
2009
- 2009-07-10 DE DE102009032537A patent/DE102009032537A1/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-07-06 WO PCT/EP2010/059615 patent/WO2011003892A2/en active Application Filing
- 2010-07-06 EP EP10728683A patent/EP2452051A2/en not_active Withdrawn
- 2010-07-06 CA CA2767590A patent/CA2767590A1/en not_active Abandoned
- 2010-07-06 US US13/383,204 patent/US20120216540A1/en not_active Abandoned
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012135574A3 (en) * | 2011-03-31 | 2013-08-15 | Alstom Technology Ltd | System and method for controlling waste heat for co2 capture |
WO2012154313A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-15 | Alstom Technology Ltd | System and method for controlling waste heat for co2 capture |
WO2012163847A1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | Evonik Industries Ag | Method and device for separating off carbon dioxide from gas streams |
WO2013024337A1 (en) * | 2011-08-18 | 2013-02-21 | Alstom Technology Ltd | Power plant heat integration |
EP2559866A1 (en) * | 2011-08-18 | 2013-02-20 | Alstom Technology Ltd | Power plant heat integration |
US20130139509A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-06 | Nuovo Pignone S.P.A. | Heat recovery in carbon dioxide compression and compression and liquefaction systems |
ITFI20110262A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-07 | Nuovo Pignone Spa | "HEAT RECOVERY IN CARBON DIOXIDE COMPRESSION AND COMPRESSION AND LIQUEFACTION SYSTEMS" |
CN103147811A (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-12 | 诺沃皮尼奥内有限公司 | Heat recovery in carbon dioxide compression and compression and liquefaction systems |
EP2602445A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-12 | Nuovo Pignone S.p.A. | Heat recovery in carbon dioxide compression and compression and liquefaction systems |
JP2013119856A (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-17 | Nuovo Pignone Spa | Heat recovery in carbon dioxide compression and compression and liquefaction system |
RU2613789C2 (en) * | 2011-12-06 | 2017-03-21 | Нуово Пиньоне С.п.А. | System and method of compressing carbon dioxide |
US10487697B2 (en) | 2011-12-06 | 2019-11-26 | Nuovo Pignone S.P.S. | Heat recovery in carbon dioxide compression and compression and liquefaction systems |
CN103147811B (en) * | 2011-12-06 | 2019-01-01 | 诺沃皮尼奥内有限公司 | Recuperation of heat and compression and liquefaction system in carbon dioxide compression |
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