DE102009059279B4 - Verfahren und System zum Betrieb eines Kombinationsprozesskraftwerks - Google Patents

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Abstract

Kombinationsprozesskraftwerk (10) aufweisend:eine Gasturbine (20) aufweisend: einen Kompressor (28), eine Brennkammer (26) und einen Turbinenabschnitt, der antriebsmäßig mit dem Kompressor (28) gekoppelt ist;eine Quelle für vom Kompressor (28) abgeleiteter Luft, die in Strömungsverbindung mit einem Eingang eines Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln (208) steht; undeine Lufttrenneinheit (14) die in Strömungsverbindung mit einem Auslass des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln (208) steht, wobei der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) integriert ausgeführt ist mit einer Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220), wobei die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) den Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) betreibt, um Luft vom Kompressor (28) abzuführen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Stromerzeugungssysteme und insbesondere Kombinationsprozesskraftwerke, auch Kombikraftwerke genannt, die in großem Umfang variierbare Geschwindigkeitsbeeinflussungsmittel aufweisen.
  • Einige Bekannte Kombinationsprozesskraftwerke mit integrierter Vergasung (IGCC-Kraftwerke) verwenden eine Lufttrenneinheit, um eine Oxidansströmung für den Vergasungsprozess erzeugen. Im Allgemeinen benötigt die Lufttrenneinheit eine Quelle mit relativ konstantem Strom und relativ konstantem Druck der komprimierten Luft. Ein motorgetriebener Kompressor wird typischerweise verwendet, um die komprimierte Luft mit dem notwendigen Strom und dem notwendigen Druck bereitzustellen. Jedoch ist der motorgetriebene Kompressor ein teurer Ausrüstungsgegenstand, der einen beträchtlichen Stromverbrauch aufweist. Ferner kann der motorgetriebene Kompressor als parasitäre Last für das IGCC-Kraftwerk betracht werden, die zu einer Verringerung in der Gesamteffizienz führt.
  • Eine andere Quelle für Luft für die Luftverarbeitungseinheit ist der Kompressor der dem IGCC-Kraftwerk zugeordneten Gasturbine. Jedoch ist der Druck der vom Kompressor gelieferten Luft variabel und die Luft strömt abhängig von der Last der Gasturbine.
  • Wegen der vorstehenden Gründe besteht ein Bedarf für ein System und ein Verfahren, das eine Quelle für komprimierte Luft mit einem relativ konstanten Strom und einem relativ konstanten Druck für die Luftverarbeitungseinheit zur Verfügung stellt. Das System und das Verfahren sollte keine parasitäre Last für das IGCC-Kraftwerk darstellen. Das System und das Verfahren sollte eine Quelle für komprimierte Luft mit relativ konstantem Druck und einstellbarem Strom über einen Lastbereich der Gasturbine bereitstellen.
  • DE 198 32 294 C1 offenbart eine Gas- und Dampfturbinenanlage mit einer Gasturbine. Ein Teilstrom der Luft aus einem Luftverdichter der Gasturbine wird einer Vergasungseinrichtung zugeführt, die der Brennkammer der Gasturbine vorgeschaltet ist. Der Teilstrom wird über einen Wärmetauscher gekühlt und anschließend einer Luftzerlegungsanlage zugeführt, die die Luft in Sauerstoff und Stickstoff trennt.
  • JP 2001 - 173 461 A beschreibt ein Stromerzeugungssystem mit einer Gasturbine. Eine Lufttrenneinheit trennt Luft in Sauerstoff und Stickstoff. Der Sauerstoff und der Stickstoff werden einer Vergasungsanlage getrennt zugeführt.
  • Aus DE 31 40 694 A1 ist eine Kraftanlage und ein Verfahren und eine Anordnung zu deren Regelung bekannt. Ein Kohlevergaser erzeugt Kohlegas mit niedrigem Heizwert für eine Gasturbine. Vor dem Zuführen des Kohlegases zur Gasturbine werden unerwünschte Bestandteile entfernt. Eine Brennstoffzufuhr zur Gasturbine wird eingestellt, um die Ausgangsleistung der Gasturbine zu regeln.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In Überreinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Kombinationsprozesskraftwerk (10) bereitgestellt, aufweisend: eine Gasturbine (20) aufweisend: einen Kompressor (28), eine Brennkammer und einen Turbinenabschnitt, der antriebsmäßig mit dem Kompressor (28) gekoppelt ist; eine Quelle für vom Kompressor (28) abgeleitete Luft, wobei die Quelle in Strömungsverbindung mit einem Einlass eines Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln (208) steht; und eine Lufttrenneinheit (14) die in Strömungsverbindung mit einem Ausgang des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln (208) steht, wobei der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) integriert ausgebildet ist mit einer Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220), wobei die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) den Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) antreibt, um Luft aus dem Kompressor (28) zu entnehmen.
  • Figurenliste
  • Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden werden, wenn die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen wird, in der gleiche Bezugszeichen in der gesamten Zeichnung gleiche Elemente darstellen.
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines bekannten Stromerzeugungssystems mit Kombinationsprozess mit integrierter Vergasung (IGCC, was die Abkürzung ist für den englischen Begriff „Integrated Gasification Combined Cycle“).
    • 2 ist eine schematische Darstellung eines Teils des in 1 gezeigten Systems in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung eines Teils des IGCC-Systems in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 4 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Systems zum Betrieb eines Kombikraftwerks (auch als „GUD-Kraftwerk“ bezeichnet, als Abkürzung für den Begriff „Gas-und-Dampf-Kraftwerk“ steht) in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die folgende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele bezieht sich auf die beigefügte Zeichnung, die besondere Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Andere Ausführungsformen mit anderen Strukturen und Abläufen weichen nicht vom Bereich der vorliegenden Erfindung ab.
  • Bestimmte hierin verwendete Begriffe dienen lediglich der Bequemlichkeit des Lesers und sollen nicht als Beschränkung des Bereichs der Erfindung verstanden werden. Zum Beispiel beschreiben Worte wie „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „vorne“, „hinten“, „oberer“, „unterer“, „horizontal“, „vertikal“, „stromaufwärts“, „stromabwärts“, „vorder“, „hinter“ und dergleichen lediglich die in den Figuren gezeigte Konfiguration. Tatsächlich kann ein Element oder können Elemente eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in irgendeine Richtung ausgerichtet sein und die Wortwahl sollte daher so verstanden werden, dass auch derartige Abwandlungen umfasst sind, solange nichts anderes angegeben ist.
  • Wie hierin verwendet, ist ein im Singular angegebenes Element oder einem Singular angegebener Schritt, dem der unbestimmte Artikel (z.B. „ein“ oder „eine“) vorausgeht, so zu verstehen, dass eine Mehrzahl von Elementen oder Schritten nicht ausgeschlossen ist, solange eine solcher Ausschluss nicht ausdrücklich angegeben ist. Ferner sind Bezugnahmen auf „ein Ausführungsbeispiel“ der vorliegenden Erfindung nicht so zu interpretieren, dass die Existenz von weiteren Ausführungsbeispielen, die auch die angegebenen Merkmale aufweisen, ausgeschlossen ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann einen Verdichter mit einstellbarer Geschwindigkeit aufweisen, der Luft von einem Kompressor einer Gasturbine über einen Zwischenkühler erhält, um eine Luftverarbeitungseinheit mit Luft mit einem relativ konstantem Druck zu versorgen. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann einen Turbinenverdichter mit einstellbarer Geschwindigkeit vorsehen, um einen Verdichter mit variabler Geschwindigkeit anzutreiben, der einer Luftverarbeitungseinheit Luft mit einem relativ konstanten Druck zur Verfügung stellt.
  • Es wird jetzt auf die Figuren Bezug genommen, in denen die verschiedenen Bezugszeichen der verschiedenen Ansichten durchweg jeweils gleiche Elemente darstellen, wobei 1 ein schematisches Diagramm eines bekannten Stromerzeugungssystems 10 mit Kombinationsprozess mit integrierter Vergasung (IGCC) darstellt. Das IGCC-Kraftwerk 10 weist im Allgemeinen einen Hauptluftkompressor 12, eine in Strömungsverbindung mit dem Kompressor 12 stehenden Lufttrenneinheit (ASU) 14, einen in Strömungsverbindung mit der Lufttrenneinheit 14 stehenden Vergaser 16, einen in Strömungsverbindung mit dem Vergaser 16 stehenden Synthesegaskühler 18, eine in Strömungsverbindung mit dem Synthesegaskühler 18 stehende Gasturbine 20 und einen in Strömungsverbindung mit dem Synthesegaskühler 18 stehende Dampfturbine 22 auf. In einigen IGCC-Stromerzeugungssystemen 10 können der Vergaser 16 und der Synthesegaskühler 18 in einer integrierten Einheit, z.B. einem gemeinsamen Gehäuse, kombiniert werden.
  • Im Betrieb komprimiert der Kompressor 12 Umgebungsluft, die dann an die Lufttrenneinheit 14 weitergeleitet werden kann. In einigen IGCC-Stromerzeugungssystemen 10, kann auch die vom Gasturbinenkompressor 24 komprimierte Luft an die Lufttrenneinheit 14 weitergeleitete werden. Alternativ wird vielmehr die vom Gasturbinenkompressor 24 komprimierte Luft der Lufttrenneinheit 14 zugeführt, als dass komprimierte Luft vom Kompressor 12 der Lufttrenneinheit 14 zugeführt wird. Hier kann die Lufttrenneinheit 14 die komprimierte Luft dazu verwenden, um Sauerstoff zu Verwendung im Vergaser 16 zu erzeugen. Insbesondere trennt die Lufttrenneinheit 14 die komprimierte Luft in separate Ströme von Sauerstoff (O2) und Gasnebenprodukte, die manchmal als „Prozessgas“ bezeichnet werden. Die Sauerstoffstrom wird an den Vergaser 16 weitergeleitet, um teilweise verbrannte Gase zu erzeugen, die hierin als „Synthesegase“ zur Verwendung als Brennstoff für die Gasturbine 20 bezeichnet werden, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
  • Das Prozessgas, das durch die Lufttrenneinheit 14 erzeugt wird, enthält Stickstoff und wird hierin als „Stickstoffprozessgas“ (NPG) bezeichnet. Das Stickstoffprozessgas kann auch andere Gase enthalten, wie zum Beispiel Sauerstoff und/oder Argon, wobei die enthaltenen Gase nicht auf diese Beispiele beschränkt sind. Zum Beispiel kann das Stickstoffprozessgas zwischen etwa 95% und etwa 100% Stickstoff aufweisen. In einigen IGCC-Stromerzeugungssystemen 10 kann zumindest ein Teil des Stickstoffprozessgasstromes von der Lufttrenneinheit 14 in die Atmosphäre entlüftet werden. Ein Teil des Stickstoffprozessgasstromes wird in die Verbrennungszone (nicht dargestellt) innerhalb einer Gasturbinenbrennkammer 26 eingespritzt, um die Steuerung oder Regelung von Emissionen der Maschine 20 zu erleichtern. Dies kann das Reduzieren der Verbrennungstemperatur und das Reduzieren der Emissionen von Stickoxiden der Gasturbine 20 vereinfachen. In einigen IGCC-Stromerzeugungssystemen 10 kann ein Kompressor 28 zum Komprimieren des Stickstoffprozessgasstromes vor dem Einspritzen in die Verbrennungszone der Gasturbinenbrennkammer 26 eingesetzt werden.
  • In einigen IGCC-Stromerzeugungssystemen 10 wandelt der Vergaser 16 eine Mischung aus von der Brennstoffzufuhr 30 zugeführtem Brennstoff, aus von der Lufttrenneinheit 14 zugeführtem Sauerstoff, aus Dampf und/oder aus Kalk in Ausgangs-Synthesegas um zur Verwendung als Brennstoff durch die Gasturbine 20. Obwohl der Vergaser 16 irgendeinen Brennstoff verwenden kann, kann ein Ausführungsbeispiel des Vergasers 16 Kohle, Petrolkoks, Rückstandsöl, Ölemulsionen, Ölsand und/oder anderer gleichartige Brennstoffe verwenden. Ferner kann in einigen IGCC-Stromerzeugungssystemen 10 das vom Vergaser 16 erzeugte Synthesegas Kohlendioxid aufweisen. Der Vergaser 16 kann in Form eines Festbettvergasers, eines Wirbelschichtvergasers und/oder eines Flugstromvergasers ausgestaltet sein.
  • In einigen IGCC-Stromerzeugungssystemen 10 wird das vom Vergaser 16 erzeugte Synthesegas an den Synthesegaskühler 18 weitergeleitet, um die Kühlung des Synthesegases zu vereinfachen, wie dies nachfolgend genauer beschrieben ist. Das gekühlte Synthesegas wird vom Synthesegaskühler 18 an eine Reinigungseinrichtung 32 weitergeleitet, um das Synthesegas zu reinigen, bevor das Synthesegas an die Gasturbinenbrennkammer 26 zu Verbrennungszwecken weitergeleitet wird. Kohlendioxid (CO2) kann während der Reinigung vom Synthesegas getrennt werden und in die Atmosphäre entlüftet werden. Die Gasturbine 20 treibt einen Generator 34 an, der einem elektrischen Netz (nicht dargestellt) elektrische Energie zuführt. Abgase der Gasturbine 20 werden einem Abhitzedampferzeuger (HRSG) 36 zugeführt, der Dampf zum Antrieb einer Dampfturbine 22 erzeugt. Die von der Dampfturbine 22 erzeugte Energie kann einen elektrischen Generator 38 antreiben, der elektrische Energie für das elektrische Netz zur Verfügung stellt. In einigen IGCC-Stromerzeugungssystemen 10 wird Dampf vom Abhitzedampferzeuger 36 an den Vergaser 16 zur Erzeugung des Synthesegases weitergeleitet.
  • Wenn die Gasturbine 20 gestartet wird, kann einem Starter 35 - wie etwa ein lastgeführter Inverter (LCI, wobei die Abkürzung LCI für den englischen Begriff „Load-Commutated Inverter“ steht) oder ein statischer Frequenzumrichter (SFC) - über einen Trennschalter 42 und einen Transformator 44 ein Wechselstrom von einem Netzsystembus 37 zugeführt werden. Der Starter 35 führt eine Gleichrichtung des Wechselstroms in einen Gleichstrom aus, dann führt er eine Wechselrichtung des Gleichstroms in einen Wechselstrom mit einer variablen Wechselstromfrequenz durch, der einem Generator 34 über einen Trennschalter 46 zugeführt wird. Der Generator 34 ist als Synchronmotor betrieben, um eine Drehmomentsteuerung oder Drehmomentregelung bereitzustellen, die für das Anlaufen der Gasturbine 20 notwendig ist. Wenn die Gasturbine 20 einen selbsterhaltenden Zustand erreicht hat, wird ein Geschwindigkeitstrennschalter 46 geöffnet, um den Starter 35 vom Generator 34 zu isolieren. Der Trennschalter 42 wird auch geöffnet, um die Stromversorgung vom Netzsystembus 37 zu unterbrechen. Ein Starterregler 48 empfängt verschiedene Sensor- und Steuersignale und dient zur Regelung des Betriebs des Generators 34, der während des Anlaufs der Gasturbine 20 als Motor arbeitet. Ein Starter 35 stellt einen Betrieb mit einstellbarer Geschwindigkeit und einen Sanftanlauf des Generators 34 bereit. Allgemein reduziert der Sanftanlauf die mechanische Belastung des Generators 34 und der Gasturbine 20 und vereinfacht das Eliminieren von elektrischen Start-Belastungsspitzen auf dem Wechselstromsystem 37. Ein Ausgangstransformator ermöglicht den Betrieb des Starters 35 mit einer Maschine mit beliebiger Spannung.
  • Ferner kann in einigen IGCC-Stromerzeugungssystemen 10 eine Pumpe 40 dem Synthesegaskühler 18 gesiedetes Wasser vom Abhitzedampferzeuger 36 bereitstellen, um das Kühlen des vom Vergaser 16 weitergeleiteten Synthesegases zu erleichtern. Das gesiedete Wasser kann durch den Synthesegaskühler 18 geleitet werden, in dem das Wasser in Dampf umgewandelt wird. Der Dampf vom Synthesegaskühler 18 wird dann zum Abhitzedampferzeuger 36 für die Verwendung im Vergaser 16, dem Synthesegaskühler 18 und/oder der Dampfturbine 20 zurückgeführt.
  • 2 veranschaulicht einen Teil des in 1 dargestellten Systems in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann komprimierte Luft von einem Gasturbinenkompressor 24 der Lufttrenneinheit 14 über einen Zwischenkühler 204 und einen Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 zugeführt werden. Hier kann komprimierte Luft unter hoher Temperatur von dem Gasturbinenkompressor 24 durch einen ersten Strömungsweg 202 eines Zwischenkühlers 204 geleitet werden. Ein Kühlfluidstrom kann durch einen zweiten Strömungsweg 206 durch den Zwischenkühler 204 fließen. Die Lufttrenneinheit 14 kann die komprimierte Luft verwenden, um Sauerstoff zur Verwendung durch den Vergaser 16 zu erzeugen. Insbesondere kann die Lufttrenneinheit 14 die komprimierte Luft in separate Ströme von Sauerstoff (O2) und ein Gasnebenprodukt trennen, das manchmal auch als „Prozessgas“ bezeichnet wird. Um das Erhöhen der Gesamteffizienz des Systems 10 zu erleichtern, kann die der Lufttrenneinheit 14 bereitgestellte komprimierte Luft vom Gasturbinenkompressor 24 abgeleitet und dann unter Verwendung des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln 208 auf einem im Wesentlichen konstanten Druck gehalten werden. Der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 kann ein Axialverdichter und/oder ein Zentrifugalverdichter und/oder eine Kombination davon sein.
  • Im Betrieb kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einer Brennkammer 26 und der Lufttrenneinheit 14 komprimierte Luft vom Gasturbinenkompressor 24 zuführen. Der Druck des abgeleiteten Kompressor-Luftstromes, der vom Gasturbinenkompressor 24 abgeleitet wird, ist variabel und hängt von der Last am Generator 34 ab. Anstatt den abgeleiteten Kompressor-Luftstrom variablen Drucks direkt zu der Lufttrenneinheit 14 zu leiten, kann der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 den Eingangsdruck an der Lufttrenneinheit 14 durch die Modulation der Geschwindigkeit des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln 208 unter Verwendung der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 regeln. Der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 kann auch den Luftstrom zur Lufttrenneinheit 14 durch die Verwendung einer Anordnung von variablen bzw. einstellbaren Leitschaufeln einstellen, derart, dass der der Lufttrenneinheit 14 zur Verfügung gestellte Luftstrom einen im Wesentlichen konstanten Druck über einen weiten Bereich von Betriebslasten der Gasturbine 29 aufweist.
  • Um den Druck des zur Lufttrenneinheit 14 fließenden Luftstromes zu regeln, kann der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 mit einer variablen Geschwindigkeit rotieren, um einen im Wesentlichen konstanten Ausgangsdruck aufrecht zu erhalten. Zum Modulieren des Luftstromes komprimierter Luft, die von dem Gasturbinenkompressor 24 zur Lufttrenneinheit 40 fließt, kann der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln die Leitschaufeln positionieren, um Fluktuationen des Stromes aufgrund von Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit und um den Luftströmungsbedarf der Lufttrenneinrichtung 14 zu berücksichtigen. Der Betrieb des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln 208 lässt einen weiten Bereich für den abgeleiteten Kompressor-Luftstrom und/oder den Druck zu, die bedingt sind durch Änderungen in der Last an der Gasturbine 20, während ein im Wesentlichen konstanter Ausgangsluftdruck mit der erforderlichen Luftströmungsmenge am Eingang der Lufttrenneinheit 14 aufrecht erhalten wird.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Verdichterturbine 220 mit einstellbarer Geschwindigkeit den Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 betreiben. Die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 kann eine Dampfturbine 20, eine Dampfpumpe oder Kombinationen hiervon aufweisen. Die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 kann mit dem Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 auf eine Weise integral ausgeführt sein, die es der Verdichterturbine 220 mit einstellbarer Geschwindigkeit erlaubt, den Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 anzutreiben. Zum Beispiel kann die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 mechanisch mit dem Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 gekoppelt sein, wobei die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Hier kann eine Geschwindigkeit der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 die Geschwindigkeit des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln 208 bestimmen.
  • Alternativ kann die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 mit einem Verdichtermotor 230 gekoppelt sein. Hier kann der Betrieb der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit den Verdichtermotor 230 betreiben, der elektrisch mit dem Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 gekoppelt sein kann. Hier kann der Verdichtermotor 230 dem Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 Antriebsenergie zur Verfügung stellen.
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 Dampf vom Abhitzedampferzeuger (HRSG) 36 über einen ersten Dampfweg 222 erhalten. Hier kann der Dampf von einer Ausgangsstelle am Abhitzedampferzeuger (HRSG) 36 durch ein Abschaltventil 226 und ein Steuerventil 228 und durch eine Eingangsstelle an der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 gefördert werden. In einer ersten abgewandelten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 Dampf von einer Dampfturbine 22 über einen zweiten Dampfweg 224 erhalten. Hier kann der Dampf von einer Ausgangsstelle an der Dampfturbine 22 durch das Abschaltventil 226 und das Steuerventil 228 und durch die Eingangsstelle an der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 gefördert werden. In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können sowohl der erste, als auch der zweite Dampfweg 222, 224 Dampf an die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 liefern.
  • Bevorzugt kann die vorliegende Erfindung als ein Verfahren, ein System oder ein Computerprogrammprodukt ausgeführt werden. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung in einer vollständig aus Hardware bestehenden Ausführungsform, in einer vollständig aus Software bestehenden Ausführungsform (einschließlich eingebetteter Software, häufig auch als „Firmware“ bezeichnet, in einem Speicher abgespeicherte Software, Mikroprogrammsteuercodes, usw.) oder in einer kombinierten Ausführungsform mit Software- und Hardwareelementen ausgeführt sein, die alle hierin als „Schaltkreis“, „Modul“ oder „System“ bezeichnet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung in Form eines Computerprogrammprodukts auf einem computerkompatiblen Speichermedium ausgeführt sein, das einen in dem Medium enthaltenen computerlesbaren Programmcode aufweist. Wie hierin verwendet sind die Begriffe „Software“ und „Firmware“ untereinander austauschbar und umfassen irgendein Computerprogramm, das zur Ausführung durch einen Prozessor in einem Speicher abgespeichert ist, umfassend einen Schreib- und Lesespeicher (RAM), einen Lesespeicher (ROM), einen elektrisch programmierbaren Lesespeicher (EPROM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Lesespeicher (EEPROM) und nicht flüchtige Schreib- und Lesespeicher (NVRAM). Die oben genannten Speichertypen sind nur beispielhaft und sind daher nicht beschränkend auf die Speichertypen, die für das Speichern von einem Computerprogramm verwendbar sind.
  • Irgendein geeignetes computerlesbares Medium kann verwendet werden. Das computerkompatible oder computerlesbare Medium kann zum Beispiel ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleiter-System, -Vorrichtung, -Gerät oder -Übertragungsmedium sein, wobei es nicht auf die genannten Beispiele beschränkt ist. Konkretere Beispiele (eine nicht abschließende Liste) von computerlesbaren Medien können folgende umfassen: eine elektrische Verbindung mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Schreib- und Lesespeicher (RAM), einem Lesespeicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Lesespeicher (EEPROM oder so genannte „Flash-Speicher“), ein Lichtwellenleiter, ein tragbarer Kompaktdiskspeicher (CD-ROM), ein optisches Speichergerät, ein Übertragungsmedium wie solche, die den Internet- oder Intranetzugriff ermöglichen oder ein magnetisches Speichergerät. Es ist zu beachten, dass das computerkompatible oder computerlesbare Medium auch ein Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein kann, auf das das Programm gedruckt ist, da das Programm elektronisch erfasst werden kann, zum Beispiel über das optische Scannen des Papiers oder des anderen Mediums, anschließend kompiliert, interpretiert oder auf andere geeignete Weise verarbeitet werden kann, sofern notwendig, und dann in einem Computerspeicher gespeichert werden kann. Im Kontext dieses Dokuments kann ein computerkompatibles oder computerlesbares Medium irgendein Medium sein, das das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit dem die Befehle ausführenden System, Gerät oder Vorrichtung aufweisen, speichern, kommunizieren, verbreiten oder übermitteln kann.
  • Der Begriff Prozessor, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf Zentraleinheiten (CPUs), Mikroprozessoren, Mikrocontroller, RISC-Rechner, ASICs, logische Schaltkreise und jeden anderen Schaltkreis oder Prozessor, der in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen.
  • Ein Computerprogrammcode zur Ausführung von Abläufen der vorliegenden Erfindung kann in einer objektorientierten Programmiersprache wie etwa Java7, Smalltalk oder C++ oder dergleichen geschrieben sein. Jedoch kann der Computerprogrammcode zur Ausführung von Abläufen der vorliegenden Erfindung auch in einer herkömmlichen prozeduralen Programmiersprache, wie zum Beispiel der „C“-Programmiersprache oder einer gleichartigen Programmiersprache geschrieben werden. Der Programmcode kann vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem entfernten Computer oder vollständig auf einem entfernten Computer ausgeführt werden. Im zuletzt genannten Fall kann der entfernte Computer mit dem Computer des Benutzers über ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetzwerk (WAN) verbunden sein, oder die Verbindung zu einem externen Computer kann hergestellt werden (z. B. über das Internet mit Hilfe eines Internetdienstanbieters).
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Flussdiagramme und/oder Blockschaltbilder der Verfahren, Vorrichtungen und Computerprogrammprodukte in Übereinstimmung mit den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagramme und/oder Blockschaltbilder und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammen und/oder Blockschaltbildern durch Computerprogrammbefehle implementiert werden kann bzw. werden können. Diese Computerprogrammbefehle können einem Prozessor eines Allzweck-Computers, eines Computers für spezifische Anforderungen oder anderen programmierbaren Datenverarbeitungseinrichtungen zur Verfügung gestellt werden, so dass die Befehle, die durch den Prozessor des Computers oder durch die andere programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt werden, Mittel zur Implementierung der Funktionen/Aktionen bilden, die im Flussdiagramm und/oder Blockdiagramm oder Blöcken angegeben sind.
  • Diese Computerprogrammbefehle können auch in einem computerlesbaren Speicher abgespeichert sein, der einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung ansteuert, dass dieser bzw. diese in einer bestimmten Weise arbeitet, so dass die in dem computerlesbaren Speicher abgespeicherten Befehle ein Produkt erzeugen, einschließlich Befehlsmittel, die die im Flussdiagramm und/oder Block oder Blöcken eines Blockdiagramms angegebene Funktion/Aktion implementiert. Die Computerprogrammbefehle können auch auf einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Betriebsablaufschritten auf den Computer oder der anderen programmierbaren Einrichtung auszulösen, um einen computerimplementierten Prozess herbeizuführen, so dass die auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Einrichtung ausgeführten Befehle Schritte zur Implementierung der im Flussdiagramm und/oder den Blöcken des Blockdiagramms spezifizierten Funktionen/ Aktionen bereitstellen.
  • Die vorliegende Erfindung kann ein Steuersystem oder dergleichen enthalten, das technisch in der Lage ist, den Betrieb eines IGCC-Kraftwerks 10 zu steuern bzw. zu regeln und in ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung integriert ist. Das Steuersystem eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung kann dazu eingerichtet sein, automatisch und/oder fortlaufend das IGCC-Kraftwerk 10 zu überwachen, um zu bestimmen, ob die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 betrieben werden soll.
  • Alternativ kann das Steuersystem so eingerichtet sein, dass eine Bedieneraktion nötig ist, um den Betrieb der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 auszulösen. Ein Ausführungsbeispiel des Steuersystems der vorliegenden Erfindung kann als eigenständiges System arbeiten. Alternativ kann das Steuersystem als Modul oder dergleichen in ein größeres System integriert sein, wie etwa ein Turbinensteuer- oder ein Kraftwerksteuersystem.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Steuerung oder Regelung eines Teils des IGCC-Kraftwerks 10 in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Im Schritt 302 kann das Verfahren 300 bestimmen, ob die Gasturbine 20 Abgase erzeugt. Hier kann das Verfahren 300 diese Anforderung als Bedingung oder dergleichen enthalten, bevor der Betrieb des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln 208 ausgelöst wird.
  • Im Schritt 304 kann das Verfahren 300 bestimmen, ob der Abhitzedampferzeuger (HRSG) 36 Dampf erzeugt. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann gefordert werden, dass der Abhitzedampferzeuger 36 ausreichend Dampf für den Betrieb der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 neben den anderen Dampfverwendungen im IGCC-Kraftwerk 10 erzeugt.
  • Im Schritt 306 kann das Verfahren 300 bestimmen, ob die Dampfturbine 22 in Betrieb ist. Hier kann ein Bediener bestimmen, ob ausreichend Energie für den Betrieb der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 vorhanden ist.
  • Im Schritt 308 kann das Verfahren bestimmen, ob Dampf vom Abhitzedampferzeuger 36 zur Verwendung in der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 abgeführt wird. Hier kann ein Bediener bestätigen, dass das IGCC-Kraftwerk 10 über ausreichend Dampf verfügt, insbesondere an den erforderlichen Stellen, der für den Betrieb der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 zur Verfügung steht. Wenn ausreichend Dampf zur Verfügung steht, dann kann das Verfahren im Schritt 312 fortgesetzt werden, anderenfalls kehrt das Verfahren zum Schritt 304 zurück.
  • Im Schritt 310 kann das Verfahren bestimmen, ob Dampf von der Dampfturbine 22 zur Verwendung in der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 abgeführt werden soll. Hier kann ein Bediener bestätigen, dass das IGCC-Kraftwerk 10 über ausreichend Dampf verfügt, insbesondere an den erforderlichen Stellen, der für den Betrieb der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 zur Verfügung steht. Wenn ausreichend Dampf zur Verfügung steht, dann kann das Verfahren 300 mit dem Schritt 312 fortgesetzt werden, andernfalls kehrt das Verfahren 300 zum Schritt 304 zurück.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Flexibilität bei der Festlegung erlauben, wie das Abführen von Dampf vom Abhitzedampferzeuger (HRSG) 36 und der Dampfturbine 22 aufgeteilt wird. Dadurch kann einem Bediener die Möglichkeit eingeräumt werden, die Entnahmeaufteilung zwischen dem Abhitzedampferzeuger 36 und der Dampfturbine 22 zu wählen, die den größten betriebswirtschaftlichen und/oder funktionellen Sinn aufweist.
  • Im Schritt 312 kann Energie von der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 den Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln 208 antreiben, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Hier kann der Prozessor 232 den Betrieb der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220, des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln 208 und der Lufttrenneinheit 14 koordinieren. Das Ziel kann es hierbei sein, die betriebsbedingten Erfordernisse der Lufttrenneinheit 14 und anderer Komponenten des IGCC-Kraftwerks 10 zu erfüllen.
  • 4 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Systems 400 zur Steuerung bzw. Regelung eines Kombinationsprozesskraftwerks in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Elemente des Verfahrens 300 können im System 400 verwirklicht oder durch das System 400 ausgeführt werden. Das System 400 kann einen oder mehrere Bediener- oder Client-Kommunikationseinrichtungen 402 oder gleichartige Systeme oder Geräte aufweisen (zwei sind in 4 veranschaulicht). Jede Kommunikationseinrichtung 402 kann zum Beispiel ein Computersystem, ein Minicomputer (so genannter „Personal Digital Assistant“, abgekürzt PDA), ein Mobiltelefon oder irgendein Gerät sein, das in der Lage ist, elektronische Nachrichten zu senden und zu empfangen, wobei die Kommunikationseinrichtung 402 nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
  • Die Kommunikationseinrichtung 402 kann einen Systemspeicher 404 oder ein lokales Dateisystem aufweisen. Der Systemspeicher 404 kann zum Beispiel einen Lesespeicher (ROM) und einen Schreib- und Lesespeicher (RAM) aufweisen, wobei die Ausführung des Systemspeichers 404 nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. Der Lesespeicher (ROM) kann ein Basis-Ein-Ausgabesystem (BIOS) aufweisen. Das BIOS kann Basisroutinen enthalten, die dazu beitragen, Informationen zwischen Elementen oder Komponenten der Kommunikationseinrichtung 402 zu übermitteln. Der Systemspeicher 404 kann ein Betriebsystem (OS) 406 aufweisen, um den Gesamtbetrieb der Kommunikationseinrichtung 402 zu steuern. Der Systemspeicher 404 kann auch einen Browser 408 oder Webbrowser aufweisen. Der Systemspeicher 404 kann auch Datenstrukturen 410 oder computerausführbaren Code zur Steuerung eines Kombinationsprozesskraftwerks enthalten, die bzw. der gleichartig zu den Elementen des Verfahrens nach 3 sein können bzw. kann oder diese Elemente aufweisen können.
  • Der Systemspeicher 404 kann ferner einen Vorlagenpufferspeicher 412 aufweisen, der in Verbindung mit dem Verfahren 400 nach 4 zur Steuerung eines Kombinationsprozesskraftwerks verwendet werden kann.
  • Die Kommunikationseinrichtung 402 kann auch einen Prozessor oder eine Prozessoreinheit 414 zur Betriebssteuerung von anderen Komponenten der Kommunikationseinrichtung 402 aufweisen. Das Betriebsystem (OS) 406, der Browser 408 und Datenstrukturen 410 können auf der Prozessoreinheit 414 betrieben werden. Die Prozessoreinheit 414 kann mit dem Speichersystem 404 und anderen Komponenten der Kommunikationseinrichtung 402 über einen Systembus 416 gekoppelt sein.
  • Die Kommunikationseinrichtung 402 kann auch eine Mehrzahl von Eingabeeinrichtungen, Ausgabeeinrichtungen oder kombinierten Ein-/Ausgabeeinrichtungen 418 aufweisen. Jede Ein-/Ausgabeeinrichtung 418 kann mit dem Systembus 416 über eine Ein-/Ausgangsschnittstelle (in 4 nicht dargestellt) gekoppelt sein. Die Eingabe-/ und Ausgabeeinrichtungen oder kombinierten Ein-/Ausgabeeinrichtungen 418 ermöglichen einem Bediener den Zugang und den Betrieb der Kommunikationseinrichtung 402 und die Betriebsteuerung des Browsers 408 und der Datenstrukturen 410, um auf die Software zuzugreifen, diese zu betreiben und zu steuern um das Kombinationskraftwerk zu benutzen. Die Ein-/Ausgabegeräte 418 können eine Tastatur und ein Computerzeigegerät oder dergleichen aufweisen, um die hierin beschriebenen Abläufe ausführen zu können.
  • Die Ein-/Ausgabegeräte 418 können zum Beispiel auch Festplatten, optische, mechanische, magnetische oder Infrarot-Ein-/Ausgabegeräte, Modems oder dergleichen aufweisen, wobei die Ein-/Ausgabegeräte 418 nicht auf diese Beispiele beschränkt sind. Die Ein-/Ausgabegeräte 418 können dazu verwendet werden, um auf das Speichermedium 420 zuzugreifen. Das Medium 420 kann computerlesbare oder computerausführbare Befehle oder andere Informationen enthalten, speichern, übermitteln oder versenden für die Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, wie etwa der Kommunikationseinrichtung 402.
  • Die Kommunikationseinrichtung 402 kann auch andere Geräte aufweisen oder mit anderen Geräten verbunden sein, wie etwa einer Anzeige oder einem Monitor 422. Der Monitor 422 kann dem Bediener die Verbindung mit der Kommunikationseinrichtung 402 ermöglichen.
  • Die Kommunikationseinrichtung 402 kann auch eine Festplatte 424 aufweisen. Die Festplatte 424 kann an den Systembus 416 über eine Festplattenschnittstelle (in 4 nicht dargestellt) gekoppelt sein. Die Festplatte 424 kann auch einen Teil des lokalen Dateisystems oder Systemspeichers 404 bilden. Programme, Software und Daten können zwischen dem Systemspeicher 404 und der Festplatte 424 zum Betrieb der Kommunikationseinrichtung 402 übertragen und ausgetauscht werden.
  • Die Kommunikationseinrichtung 402 kann zumindest mit einer Steuereinheit 426 kommunizieren und kann auf andere Server oder andere Kommunikationseinrichtungen, die gleichartig sind mit der Kommunikationseinrichtung 402, über ein Netzwerk 428 zugreifen. Der Systembus 416 kann mit dem Netzwerk 428 über ein Netzwerkinterface 430 gekoppelt sein. Das Netzwerkinterface 430 kann ein Modem, eine Netzwerkkarte (z.B. Ethernetkarte), einen Router, einen Protokollumsetzer (auch „Gateway“ genannt) oder dergleichen zur Kopplung an das Netzwerk 428 sein. Die Kopplung kann eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung sein. Das Netzwerk 428 kann das Internet, ein privates Netzwerk, ein Intranet oder dergleichen sein.
  • Die zumindest eine Steuereinheit 426 kann auch einen Systemspeicher 432 aufweisen, der ein Dateisystem, einen Lesespeicher (ROM), einen Schreib- und Lesespeicher (RAM) und dergleichen aufweist. Der Systemspeicher 432 kann ein Betriebssystem 434 enthalten, das gleichartig ist wie das Betriebssystem 406 in der Kommunikationseinrichtung 402. Der Systemspeicher 432 kann auch Datenstrukturen 436 zur Steuerung bzw. Regelung eines Kombinationsprozesskraftwerks aufweisen. Die Datenstrukturen 436 können Befehle aufweisen, die gleichartig sind, wie die im Zusammenhang mit dem Verfahren 300 zur Steuerung oder Regelung eines Kombinationsprozesskraftwerkes beschriebenen. Der Server-Systemspeicher 432 kann auch andere Dateien 438, Anwendungen, Module und dergleichen enthalten.
  • Die zumindest eine Steuereinheit 426 kann auch einen Prozessor 442 oder eine Prozessoreinheit enthalten, um den Betrieb von anderen Geräten in der zumindest einen Steuereinheit 426 zu steuern. Die zumindest eine Steuereinheit 426 kann auch Ein-/Ausgabegeräte 444 aufweisen. Die Ein-/Ausgabegeräte 444 können gleichartig wie die Ein-/Ausgabegeräten 418 der Kommunikationseinrichtung 402 sein. Die zumindest eine Steuereinheit 426 kann ferner andere Geräte 446, wie einen Monitor oder dergleichen aufweisen, um eine Schnittstelle neben den Ein-/Ausgabegeräten 444 aufweisen. Die zumindest eine Steuereinheit 426 kann auch eine Festplatte 448 aufweisen. Ein Systembus 450 kann die verschiedenen Komponenten der zumindest einen Steuereinheit 426 verbinden. Eine Netzwerkschnittstelle 452 kann die zumindest eine Steuereinheit 426 mit dem Netzwerk 428 über den Systembus 450 koppeln.
  • Die Flussdiagramme und Ablaufdiagramme in der Zeichnung veranschaulichen die Architektur, die Funktionsweise und den Betrieb von möglichen Ausführungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten entsprechend verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang kann jeder Schritt in einem Flussdiagramm oder Ablaufdiagramm ein Modul, ein Segment oder ein Bestandteil eines Codes darstellen, der eine oder mehrere ausführbare Befehle zur Ausführung der angegebenen logischen Funktion(en) aufweist. Es ist zu beachten, dass in einigen alternativen Ausführungen, die in den Schritten angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge auftreten, als in den Figuren angegeben. Zum Beispiel können zwei nachfolgend veranschaulichte Schritte tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig oder in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, abhängig von der betreffenden Funktion. Es ist auch zu beachten, dass jeder Schritt der Ablaufdiagramme und/oder Flussdiagramme und Kombinationen der Schritte in den Ablaufdiagrammen und/oder Flussdiagrammen durch hardwarebasierte Systeme für spezifische Anwendungen oder Kombinationen von Hardware für spezifische Anwendungen und Computerbefehlen ausgeführt werden kann, die die spezifischen Funktionen oder Aktionen durchführen.
  • Die hierin verwendete Terminologe dient nur zu dem Zweck besondere Ausführungsformen zu beschreiben und ist nicht dazu bestimmt die Erfindung zu beschränken. Wie hierin verwendet sind die Formen von „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“ in der Einzahl so zu verstehen, dass sie auch die Mehrzahl umfassen, solange im Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung gebraucht werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Befehlen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Abläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
  • Obwohl hierin konkrete Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben sind, versteht es sich, dass irgendeine Anordnung, die dazu vorgesehen ist, denselben Zweck zu erfüllen, das konkret gezeigte Ausführungsbeispiel ersetzen kann und dass die Erfindung in anderen Umgebungen auch andere Anwendungen hat. Diese Anmeldung ist so zu verstehen, dass sie irgendeine Anpassung oder Veränderung der vorliegenden Erfindung umfasst. Die folgenden Ansprüche sind keinesfalls so zu verstehen, dass der Bereich der Erfindung auf die hierin beschriebenen konkreten Ausführungsbeispiele beschränkt wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann einen Verdichter mit einstellbarer Geschwindigkeit 208 aufweisen, der Luft von einem Kompressor 28 einer Gasturbine 20 über einen Zwischenkühler 204 erhält, um Luft bei einem relativ konstanten Druck einer Lufttrenneinheit 14 zur Verfügung zu stellen. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit 220 vorsehen, um einen Verdichter mit variabler Geschwindigkeit 208 zu betreiben, der einer Lufttrenneinheit 14 Luft bei einem relativ konstanten Druck zur Verfügung stellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    IGCC-Kraftwerk
    12
    Hauptluftkompressor
    14
    Lufttrenneinheit
    16
    Vergaser
    18
    Synthesegaskühler
    20
    Gasturbine
    22
    Dampfturbine
    24
    Gasturbinenkompressor
    26
    Gasturbinenbrennkammer
    28
    Kompressor
    30
    Brennstoffzufuhr
    32
    Reinigungseinrichtung
    34
    Generator
    35
    Starter
    36
    Abhitzedampferzeuger (HRSG)
    37
    Netzsystembus
    38
    Elektrischer Generator
    40
    Pumpe
    42
    Trennschalter
    44
    Transformator
    46
    Trennschalter
    48
    Starterregler
    202
    Erster Strömungsweg
    204
    Zwischenkühler
    206
    Zweiter Strömungsweg
    208
    Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln
    220
    Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit
    222
    Erster Dampfweg
    224
    Zweiter Dampfweg
    226
    Abschaltventil
    228
    Steuerventil
    230
    Verdichtermotor
    232
    Prozessor
    300
    Beispielhaftes Verfahren
    302
    Abgaserzeugung der Gasturbine
    304
    HRSG erzeugt Dampf
    306
    Dampfturbine in Betrieb
    308
    Dampfentnahme aus HRSG für den Dampfturbinenverdichter mit einstellbarer Geschwindigkeit
    310
    Dampfentnahme aus Dampfturbine für die Dampfturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit
    312
    Energie aus dem Dampfturbinenverdichter mit einstellbarer Geschwindigkeit treibt einen Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln an.
    NPG
    Stickstoffprozessgas
    OS
    Betriebssystem

Claims (10)

  1. Kombinationsprozesskraftwerk (10) aufweisend: eine Gasturbine (20) aufweisend: einen Kompressor (28), eine Brennkammer (26) und einen Turbinenabschnitt, der antriebsmäßig mit dem Kompressor (28) gekoppelt ist; eine Quelle für vom Kompressor (28) abgeleiteter Luft, die in Strömungsverbindung mit einem Eingang eines Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln (208) steht; und eine Lufttrenneinheit (14) die in Strömungsverbindung mit einem Auslass des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln (208) steht, wobei der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) integriert ausgeführt ist mit einer Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220), wobei die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) den Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) betreibt, um Luft vom Kompressor (28) abzuführen.
  2. System nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Abhitzedampferzeuger (HRSG) (36), der in Strömungsverbindung mit der Gasturbine (29) steht; wobei ein Einlass des Abhitzedampferzeugers (36) Abgas von dem Turbinenabschnitt erhält.
  3. System nach Anspruch 2, das ferner eine Dampfturbine (22) aufweist, die in Strömungsverbindung mit dem Abhitzedampferzeuger (36) steht, wobei die Dampfturbine (22) Dampf vom Abhitzedampferzeuger (36) erhält.
  4. System nach Anspruch 3, bei dem die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) in Strömungsverbindung mit dem Abhitzedampferzeuger (36) steht und die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) Dampf vom Abhitzedampferzeuger (36) erhält, wodurch der Betrieb der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (229) ermöglicht wird.
  5. Das System nach Anspruch 3, bei dem die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) in Strömungsverbindung mit der Dampfturbine (22) steht und die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) Dampf von der Dampfturbine (22) erhält, wodurch der Betrieb der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) ermöglicht wird.
  6. Das System nach Anspruch 3, bei dem die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) in Strömungsverbindung mit dem Abhitzedampferzeuger (36) und mit der Dampfturbine (22) steht, und bei dem die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) Dampf vom Abhitzedampferzeuger (36) und von der Dampfturbine (22) zum Betrieb erhält.
  7. Das System nach Anspruch 3, ferner aufweisend einen Motor (230), der mit der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) gekoppelt ist, wobei die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) den Motor (230) betreibt, der den Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) betreibt.
  8. System nach Anspruch 1, bei dem der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) zumindest eine Reihe von einstellbaren Leitschaufeln aufweist und dazu eingerichtet ist, einen Strom durch den Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) zu modulieren.
  9. System nach Anspruch 3, bei dem die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) antriebsmäßig mit dem Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) gekoppelt ist, wobei der Verdichter mit variablen Leitschaufeln (208) dazu eingerichtet ist, einen Strom komprimierter Luft mit einem im Wesentlichen konstanten Druck zur Lufttrenneinheit (14) zu liefern, unter Einsatz der Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220), um die Rotationsgeschwindigkeit des Verdichters mit einstellbaren Leitschaufeln (208) zu steuern.
  10. System nach Anspruch 1, bei dem die Verdichterturbine mit einstellbarer Geschwindigkeit (220) und der Verdichter mit einstellbaren Leitschaufeln (208) in einem IGCC-Kraftwerk (10) integriert sind.
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