DE102010003676A1 - Abscheidevorrichtung für CO2 und Kraftwerk - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Abscheidevorrichtung (1) für CO2 angegeben, umfassend eine Absorptionseinheit (3) sowie eine Desorptionseinheit (5), wobei die Absorptionseinheit (3) eine Abführleitung (7) und eine Zuführleitung (9) für ein Absorptionsmedium aufweist, und wobei die Desorptionseinheit (5) eine Mehrzahl von zwischen die Abführleitung (7) und die Zuführleitung (9) geschalteten Desorbern (15, 17) umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass die Desorber (15, 17) strömungstechnisch parallel und wärmetechnisch in Serie geschaltet sind. Weiter ist ein Kraftwerk (51) mit einer derartigen Abscheidevorrichtung (1) angegeben. Für die Abscheidevorrichtung (1) kann aus einer Überströmleitung (73, 77) entnommener Prozessdampf unmittelbar verwendet werden. Der Wirkungsgrad eines Kraftwerks (51) mit einer solchen Abscheidevorrichtung (1) ist vergleichsweise hoch.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung für CO2, umfassend eine Absorptionseinheit sowie eine Desorptionseinheit, wobei die Absorptionseinheit eine Abführleitung und eine Zuführleitung für ein Absorptionsmedium aufweist, und wobei die Desorptionseinheit eine Mehrzahl von zwischen die Abführleitung und die Zuführleitung geschalteten Desorbern umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftwerk mit einer solchen Abscheidevorrichtung.
  • Die Erfindung beschäftigt sich dabei mit dem Problem, die CO2-Emission eines Dampfkraftwerks durch Einbindung einer Absorptionseinheit zu verringern, wobei der Gesamtwirkungsgrad möglichst hoch bleiben soll.
  • Vor dem Hintergrund der klimatischen Veränderungen ist es ein globales Ziel, die Emission von Schadstoffen in die Atmosphäre zu verringern. Dies gilt insbesondere für die Emission von CO2, welches sich in der Atmosphäre ansammelt und die Wärmeabstrahlung der Erde behindert. Das führt durch den Treibhauseffekt zu einer Erhöhung der Erdoberflächentemperatur.
  • Besonders bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in einem Kraftwerk wird ein kohlendioxidhaltiges Abgas erzeugt. Die Minimierung von emittiertem CO2 kann hier durch die Abtrennung aus dem Abgas erreicht werden. Durch einen nachgeschalteten Absorptionsprozess in einer Abscheidevorrichtung kann das Abgas von CO2 gereinigt werden.
  • Dazu wird das CO2 üblicherweise durch einen Absorptions-Desorptions-Prozess mittels eines geeigneten Absorptionsmediums aus dem Abgas herausgewaschen. Das Abgas wird in einer Absorptionseinheit mit dem Absorptionsmedium in Kontakt gebracht und dort absorbiert bzw. reversibel gebunden. Das gereinigte Abgas wird aus der Absorptionseinheit ausgelassen, wohingegen das mit CO2 beladene Absorptionsmedium zur Abtrennung des CO2 und zur Regenerierung des Absorptionsmediums unter Temperaturerhöhung in eine Desorptionseinheit geleitet wird. Die Abtrennung in der Desorptionseinheit erfolgt üblicherweise thermisch, das heißt, das CO2 wird durch Zufuhr von Wärme desorbiert und ausgetrieben. Das CO2 wird schließlich mehrstufig verdichtet und gekühlt und einer Lagerung oder Verwertung zugeführt. Das regenerierte Lösungsmittel wird zurück zur Absorptionseinheit geleitet, wo es erneut zur Absorption von CO2 zur Verfügung steht.
  • In einem Dampfkraftwerk wird insbesondere die Wärme von ausgekoppeltem Prozessdampf zur Regenerierung des Absorptionsmediums genutzt. Dabei werden große Wärmemengen bei einem niedrigen Temperaturniveau benötigt. Die Wärme wird hierzu unter Kondensation übertragen. Die benötigte Wärme kann beispielsweise durch eine Dampfentnahme aus einer Überströmleitung zwischen zwei Teilturbinen des Kraftwerks, insbesondere zwischen einer Mitteldruck- und einer Niederdruckturbine, zur Verfügung gestellt werden. Der Druck ist in diesem Fall in der Regel höher als der, der geforderten Kondensationstemperatur entsprechende, Sattdampfdruck. Daher muss der Entnahmemassenstrom verlustbehaftet gedrosselt werden. Dies ist jedoch mit erheblichen thermodynamischen Verlusten verbunden, was zu einer unerwünschten Wirkungsgradverschlechterung des Kraftwerks führt.
  • Eine Anpassung des Druckniveaus auf Turbinenseite ist zwar möglich, jedoch mit erheblichen technischen Anpassungen verbunden. Eine Anhebung des Druckniveaus und somit des Temperaturniveaus im Desorber führt erneut zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades.
  • Aus der WO 2009/118274 A1 ist eine Abscheidevorrichtung der eingangs genannten Art als Teil eines fossil befeuerten Kraftwerks bekannt. Hierbei wird eine mehrstufige Regenerierung des Absorptionsmediums mittels zweier strömungstechnisch in Serie geschalteten Desorbern vorgeschlagen. Zur Regenerierung strömt das Absorptionsmedium von einem ersten in einen zweiten Desorber und von dort aus wieder in den Absorber zurück.
  • Es ist demnach eine erste Aufgabe der Erfindung, eine Abscheidevorrichtung für CO2 anzugeben, welche eine einfache und effiziente Möglichkeit bietet, Prozessdampf auf einem hohen Druckniveau zur Regenerierung des Absorptionsmediums nutzbar zu machen.
  • Eine zweite Aufgabe ist es, ein Kraftwerk mit einer vorgenannten Abscheidevorrichtung anzugeben, welches einen möglichst hohen Gesamtwirkungsgrad aufweist.
  • Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Abscheidevorrichtung mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1.
  • Demnach umfasst die Abscheidevorrichtung für CO2 eine Absorptionseinheit sowie eine Desorptionseinheit, wobei die Absorptionseinheit eine Abführleitung und eine Zuführleitung für ein Absorptionsmedium aufweist, und wobei die Desorptionseinheit eine Mehrzahl von zwischen die Abführleitung und die Zuführleitung geschalteten Desorbern umfasst. Hierbei ist vorgesehen, die Desorber strömungstechnisch parallel zu schalten und wärmetechnisch in Serie zu koppeln.
  • Die Erfindung berücksichtigt dabei, dass der in einem Dampfkraftwerk verfügbare Prozessdampf auf seinem Druckniveau belassen werden kann, wenn eine Abscheidevorrichtung mit einer Mehrzahl von Desorbern verwendet wird, die wärmetechnisch in Serie gekoppelt sind. Dadurch kann der erste Desorber in seinem Temperaturniveau dem verfügbaren Prozessdampfdruck angeglichen werden. Die überschüssige Wärme aus dem ersten Desorber wird jedoch zur Desorption an den nachgeschalteten Desorber abgegeben, so dass die Wärme innerhalb des Systems verbleibt bzw. genutzt wird. Mit anderen Worten wird durch diese Kopplung die nach einem ersten Desorptionsprozess auf einem hohen Temperaturniveau im regenerierten Absorptionsmedium noch verbleibende überschüssige Energie für einen sich anschließenden Desorptionsprozess auf einem niedrigeren Temperaturniveau verwendet. Die überschüssige Energie wird nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben.
  • Durch die Nutzung einer derartigen Abscheidevorrichtung wird es also möglich, höherwertigen Prozessdampf für die Abscheidung von CO2 nutzbar zu machen, ohne dabei den Gesamtwirkungsgrad eines Kraftwerks unnötig weiter zu verringern.
  • Die Desorber sind dazu strömungstechnisch parallel zueinander geschaltet. Dies ermöglicht es, das Druck- und Temperaturniveau der einzelnen Desorber unabhängig voneinander einzustellen, so dass die Wärme in jedem einzelnen Desorber möglichst optimal zur Regenerierung des Absorptionsmediums ausgenutzt werden kann.
  • Insbesondere sind die Desorber dabei strömungstechnisch soleseitig parallel geschaltet und wärmetechnisch heizseitig in Serie gekoppelt. Mit anderen Worten teilt sich die Zuführung des beladenen Absorptionsmittels auf die Desorber auf, während die Abzugsseiten der Desorber wärmetechnisch in Serie miteinander gekoppelt sind.
  • Der Prozessdampf, der insbesondere nach der Entnahme aus einer Überströmleitung zwischen Teilturbinen eine vorgegebene Temperatur und einen vorgegebenen Druck aufweist, muss vor der Weiterleitung an die Abscheidevorrichtung nicht gedrosselt werden, um eine gegenüber der Entnahme erniedrigte Kondensations-Temperatur zu erreichen. Der entnommene Prozessdampf wird unmittelbar für die Desorptionseinheit verwendet.
  • In der Absorptionseinheit wird das Absorptionsmedium durch Reaktion und/oder Lösung und/oder Absorption des CO2 mit diesem angereichert. Die aus der Absorptionseinheit entnommene CO2-reiche Lösung wird über die Abführleitung auf eine Anzahl von Desorbern aufgeteilt, die auf unterschiedlichen Druck- und Temperaturniveaus betrieben werden können. Die Wärme wird hierbei dem wärmetechnisch ersten Desorber insbesondere aus entnommenem Prozessdampf bereitgestellt. Das Druckniveau in den Desorbern kann entsprechend über Pumpen, Verdichter oder Kompressoren eingestellt werden.
  • Die Desorptionseinheit umfasst bevorzugt zwei wärmetechnisch in Serie geschaltete Desorber. Von der Erfindung ist jedoch auch eine entsprechende Aneinanderreihung von drei und mehr Desorbern umfasst.
  • Vorteilhafterweise sind die Abzugsleitung der Desorber strömungstechnisch jeweils mit der Zuführleitung der Absorptionseinheit verbunden, wobei die Abzugsleitung eines wärmetechnisch vorgeschalteten jeweils ersten Desorbers jeweils mit einem nachfolgenden zweiten bzw. nächsten Desorber wärmetechnisch gekoppelt ist. Zur Wärmeübertragung auf den zweiten Desorber wird beispielsweise ein geeigneter Wärmetauscher verwendet. Dieser Wärmetauscher nutzt die Abwärme in der Abzugsleitung des ersten Desorbers, um das Absorptionsmedium im zweiten Desorber auf das zur Regenerierung dort benötigte Temperaturniveau anzuheben.
  • Zweckmäßigerweise ist die Abzugsleitung des ersten Desorbers zum Wärmeübertrag auf den zweiten Desorber über eine insbesondere aus der Abzugsleitung des zweiten Desorbers abgezweigte Rückführungsleitung geführt, um das hierin in den Desorber rückgeführte Absorptionsmedium zu erwärmen. Man spricht dabei auch von einem sogenannten Naturumlaufverfahren. Die Rückführungsleitung kann dabei auch separat aus der Abzugsseite des Desorbers herausgeführt sein.
  • In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung sind die wärmetechnisch hintereinander geschalteten Desorber jeweils für ein gegenüber dem vorgeschalteten Desorber verringertes Druckniveau ausgelegt. Dadurch kann die Abwärme in einer Kaskade abnehmender Temperatur mehrfach nacheinander optimal genutzt werden. Die dem ersten Desorber entnommene Restwärme wird an den zweiten Desorber weitergeleitet, der durch Druckabsenkung ein niedrigeres Temperaturniveau zur Regenerierung aufweist.
  • Bevorzugt ist die Abführleitung der Absorptionseinheit in die Zuführleitung der Desorber verzweigt. Das mit CO2 beladene Absorptionsmedium wird somit auf die jeweiligen Desorber aufteilt. Das aufgeteilte Absorptionsmedium wird in den verschiedenen Desorbern parallel auf unterschiedlichem Druck- und somit Temperaturniveau regeneriert. Das Absorptionsmedium strömt nach Regenerierung aus den einzelnen Teildesorbern zurück in den Absorber. In der gemeinsamen Zuführleitung der Absorptionseinheit kann das rückströmende Absorptionsmedium effektiv mittels eines entsprechenden Wärmetauschers aus einem Kühlkreislauf wieder auf die zur Absorption benötigte Temperatur abgekühlt werden.
  • Bevorzugt sind weiter die jeweiligen Abzugsleitungen der Desorber wärmetechnisch mit den jeweiligen Zuführleitungen gekoppelt. Hierdurch wird die nach der Desorption des CO2 noch im Absorptionsmedium vorhandene Abwärme genutzt, um das zugeführte Absorptionsmedium bereits vorzuwärmen.
  • In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Rückführungsleitung aus der Abzugsseite in den ersten Desorber zurückgeführt, wobei diese wärmetechnisch mit Prozessdampf eines Dampfkraftwerks koppelbar ist. Dazu ist insbesondere ein Wärmetauscher vorgesehen, der das durch die Rückführungsleitung in den ersten Desorber zurück geführte Absorptionsmedium mittels Heizdampf erwärmt. Heizdampf kann dabei grundsätzlich einer beliebigen Stelle der Expansion in einer Dampfturbine entnommen werden. Wegen der großen benötigten Dampfmengen wird als Heizdampf bevorzugt Prozessdampf aus einer Überströmleitung zwischen zwei Teilturbinen verwendet.
  • Zweckmäßigerweise ist das Absorptionsmedium ein Fluid. Hierbei werden bevorzugt Flüssigkeiten wie wässrige Ammoniumsalzlösungen oder Aminosäuresalzlösungen verwendet. Grundsätzlich sind auch andere Flüssigkeiten wie beispielsweise wässrige Ammoniak-Lösungen, Amin-Lösungen wie Monoethanolamin (MEA) oder gasförmige Fluide denkbar.
  • Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftwerk mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 8.
  • Demnach umfasst das Kraftwerk eine Dampfturbine mit einer Anzahl von Teilturbinen, die jeweils von Dampf durchströmbar sind, sowie eine Überströmleitung, die zwischen zwei Teilturbinen angeordnet ist. An die Überströmleitung ist eine Anzapfleitung zur Entnahme von Prozessdampf angeschlossen, die wärmetechnisch mit einer Abscheidevorrichtung der vorbeschriebenen Art gekoppelt ist.
  • Üblicherweise liegen die Drücke in einer Überströmleitung zwischen Mittel- und Niederdruckturbinen zwischen 4 und 8 bar. Je nach Absorptionsmedium und Druckzustand im Desorber kann der für eine herkömmliche Abscheidevorrichtung erforderliche Druck des zu verwendenden Prozessdampfes variieren und deutlich darunter liegen. Bei wässrigen Lösungen und bei Atmosphärendruck liegt er beispielsweise zwischen 2 und 2,5 bar. Die notwendig werdende Anpassung des Druckniveaus des Prozessdampfes führt zu den eingangs erwähnten unnötigen thermodynamischen Verlusten.
  • Für die vorbeschriebene Abscheidevorrichtung mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten und miteinander wärmetechnisch gekoppelten Desorbern kann jedoch der Prozessdampf direkt aus der Überstromleitung zwischen Mitteldruck- und Niederdruckteilturbinen verwendet werden. Eine Drosselung auf ein niedrigeres Druckniveau und ein damit verbundener Verlust an nutzbarer Energie (= Exergie) sind nicht nötig. Dementsprechend kann der Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks hoch gehalten werden. Für neu ausgelegte Kraftwerke kann weiterhin auf konventionelle Mitteldruckturbinen in zweischaliger Bauweise zurückgegriffen werden.
  • Das Dampfkraftwerk kann mit einem befeuerten Kessel zur Dampferzeugung oder auch als ein Gas- und Dampf-Kombikraftwerk (GuD-Kraftwerk) ausgebildet sein.
  • Die Teilturbinen können jeweils für unterschiedliche Drücke ausgelegt sein. Hierbei sind beispielsweise Hochdruck(HD)-, Mitteldruck(HD)- und Niederdruck(MD)-Teilturbinen üblich. Es ist ebenso möglich, dass eine Dampfturbine mehrere Teilturbinen aufweist, die für die gleichen Drücke ausgelegt sind. Für die Ankopplung der Abscheidevorrichtung wird bevorzugt Prozessdampf über eine Anzapfleitung zugeführt, die an eine Überströmleitung zwischen den Mitteldruck- und Niederdruckteilturbinen angeschlossen ist.
  • Die für die Abscheidevorrichtung genannten Vorteile können weiter sinngemäß auf das Kraftwerk übertragen werden.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 eine Abscheidevorrichtung mit einer Absorptionseinheit und einer Desorptionseinheit zur Abtrennung von CO2 aus einem Abgas, und
  • 2 schematisch ein Dampfkraftwerk mit einer Anzahl von Teilturbinen und einer Abscheidevorrichtung gemäß 1.
  • Die gleichen Komponenten in den Figuren erhalten die gleichen Bezugszeichen.
  • In 1 ist eine Abscheidevorrichtung für CO2 gezeigt. Die Abscheidevorrichtung 1 weist eine Absorptionseinheit 3 und eine Desorptionseinheit 5 auf, die miteinander strömungstechnisch verbunden sind.
  • Die Absorptionseinheit 3 dient der Aufnahme von CO2 aus einem Abgas, wohingegen in der Desorptionseinheit 5 das CO2 wieder ausgetrieben und schließlich einer Lagerung oder Verwertung zugeführt wird. Das Abgas wird hierzu in der Absorptionseinheit 3 mit einem Absorptionsmedium in Kontakt gebracht und dort reversibel gebunden. Das gereinigte Abgas wird aus der Absorptionseinheit 3 ausgelassen und das mit CO2 beladene Absorptionsmedium wird zur Abtrennung des Kohlendioxids und Regenerierung des Absorptionsmediums unter Temperaturerhöhung der Desorptionseinheit 5 zugeführt. Die Abtrennung in der Desorptionseinheit 5 erfolgt thermisch.
  • Die Absorptionseinheit 3 weist eine Abführleitung 7 und eine Zuführleitung 9 auf, über die das in der Absorptionseinheit 3 befindliche Absorptionsmedium der Absorptionseinheit 3 abgeführt bzw. dieser zugeführt werden kann. Das Absorptionsmedium ist vorliegend eine wässrige Aminosalzlösung, die eine Temperatur von 50°C hat. Weiterhin weist die Absorptionseinheit 3 einen Einlass 11 für Rauchgas und einen Auslass 13 für das gereinigte Abgas auf. Nach Art einer Kolonne wäscht das ankommende, flüssige Absorptionsmedium in Gegenstromrichtung aus dem aufsteigenden Rauchgas CO2 aus.
  • Zur Desorption des Kohlendioxids hat die Desorptionseinheit 5 einen ersten und einen zweiten Desorber 15, 17. Zur Zuführung von beladenem Absorptionsmedium sind beide Desorber 15, 17 strömungstechnisch mit der Abführleitung 7 der Absorptionseinheit 3 verbunden. Dazu weist die Abführleitung 7 einen Abzweigpunkt 19 auf, an welchem das Absorptionsmedium über Zuführleitungen 21, 23 auf die beiden Desorber 15, 17 aufgeteilt wird. Hierzu ist eine Pumpe 25 vorgesehen, die das Absorptionsmedium in Richtung der Desorber 15, 17 pumpt.
  • In die Zuführleitungen 21, 23 ist jeweils ein Wärmetauscher 27, 29 geschaltet. Über die Wärmetauscher 27, 29 nimmt das Absorptionsmedium, welches über die Abführleitung 7 aus der Absorptionseinheit 3 zu den Desorbern 15, 17 strömt, Restwärme des CO2-armen Absorptionsmediums auf, welches von den Desorbern 15, 17 über die Zuführleitung 9 zur Absorptionseinheit 3 zurückströmt. Dazu weisen beide Desorber 15, 17 jeweils eine Abzugsleitung 31, 33 auf, die die Desorber 15, 17 unter Durchströmung der Wärmetauscher 27, 29 strömungstechnisch mit der Zuführleitung 7 der Absorptionseinheit 3 verbindet.
  • Die Desorber 15, 17 sind somit strömungstechnisch parallel geschaltet. Vorliegend wird der erste Desorber 15 bei einem Druck von 3 bar und der zweite Desorber 17 bei 1 bar betrieben.
  • Das Absorptionsmedium wird nach der Zusammenführung aus beiden Teilströmen in der Zuführleitung 9 über einen Kühler 35, der an einen Kühlkreislauf angeschlossen ist, von 60°C auf etwa 40°C abgekühlt und in die Absorptionsvorrichtung 3 zurückgeführt.
  • Zur Wärmezufuhr in die Desorptionseinheit 5 ist der Abzugsleitung 31 des ersten Desorbers 15 als Verdampfer eine Rückführungsleitung 37 abgezweigt, die wärmetechnisch an eine Anzapfleitung für Prozessdampf aus einer Überströmleitung zwischen einer Mitteldruck- und einer Niederdruckteilturbine eines Dampfkraftwerkes gekoppelt ist. Der ausgekoppelte Prozessdampf mit einem Druck von 4,5 bar und einer Temperatur von ca. 260°C überträgt die Kondensationswärme bei der Sattdampftemperatur von 148°C. Eine Anzapfleitung 78 kann 2 entnommen werden. Das im ersten Desorber 15 aus dem Absorptionsmedium entweichende CO2 kann über einen Auslass 39 aufgefangen werden.
  • Das nach Abzug aus dem ersten Desorber noch erwärmte Absorptionsmedium gibt einen Teil seiner Restwärme über einen Wärmetauscher 41 an den zweiten Desorber 17 ab. Hierbei erwärmt sich das Absorptionsmedium im zweiten Desorber 17 von 90°C auf etwa 120°C.
  • Dazu ist die Abzugsleitung 31 des ersten Desorbers über einen Wärmetauscher 41 geführt, der an einer aus der Abzugsleitung 33 des zweiten Desorbers 17 geführten, einen Verdampfer bildenden Rückführungsleitung 43 angeordnet ist. Ein Teil der Wärme des in der Abzugsleitung 31 aus dem ersten Desorber 15 abgezogenen Absorptionsmediums wird auf somit auf das Absorptionsmedium im zweiten Desorber 17 übertragen. Das CO2 aus dem zweiten Desorber 17 wird über einen Auslass 45 abgezogen. Nach dem Entweichen kann das CO2 weiterverarbeitet oder zur Lagerung zum Beispiel in den Boden gepumpt werden.
  • In 2 ist ein Kraftwerk 51 mit einer Abscheidevorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Das Kraftwerk ist als ein Dampfkraftwerk mit sieben Teilturbinen 53, 55, 57, 59, 61, 63, 65 ausgebildet, die für unterschiedliche Drücke ausgelegt sind. Die Teilturbinen sind auf einer gemeinsamen Welle 67 angeordnet.
  • Zum Betrieb der Turbinen 53, 55, 57, 59, 61, 63, 65 wird in einem Dampfkessel 69 Wasser erwärmt und über einen ersten Zwischenüberhitzer 71 bis oberhalb des Kondensationspunktes des Dampfes erhitzt. Der überhitzte Dampf wird über eine Verrohrung in eine Hochdruckteilturbine 53 eingeleitet, wo der Dampf entspannt wird. Nach der Expansion in der Hochdruckteilturbine 53 wird der Dampf über eine Überströmleitung 73 in einen zweiten Zwischenüberhitzer 75 geleitet, dort erneut erhitzt und dann in eine doppelflutige Mitteldruckteilturbinen 55, 57 geleitet. Hier expandiert der Dampf bis zu einem vorgegebenen Druck erneut.
  • Im Anschluss wird der in den Mitteldruckteilturbinen 55, 57 entspannte Dampf über eine zweite Überströmleitung 77 in zwei jeweils doppelflutige Niederdruckteilturbinen 59, 61, 63, 65 geführt.
  • An der Überströmleitung 77 ist eine Anzapfleitung 78 für Prozessdampf angeschlossen. Der entnommene Prozessdampf wird unmittelbar der Abscheidevorrichtung 1 zur Verfügung gestellt. Dort wird die Wärme des entnommenen Prozessdampfes für die Abtrennung von CO2 aus Rauchgas gemäß der Beschreibung zu 1 verwendet. Dazu ist die Anzapfleitung 78 wärmetechnisch mit der den Verdampfer bildenden Rückführungsleitung 37 des dort angeordneten ersten Desorbers 15 gekoppelt. Die Wärme wird dabei unter Kondensation übertragen.
  • Die Dampfentnahme aus einer Überströmleitung ist hier beispielhaft beschrieben und gezeigt. Der Heizdampf kann grundsätzlich einer beliebigen Stelle der Expansion in einer Dampfturbine entnommen werden.
  • Über die gemeinsame Welle 67 wird ein Generator 79 angetrieben, der die mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandelt. Der die doppelflutigen Niederdruckteilturbinen 59, 61 sowie 63, 65 verlassende, entspannte und abgekühlte Dampf strömt durch die Kondensatoren 81, 83 wo er durch Wärmeübertragung an die Umgebung kondensiert und sich als flüssiges Wasser sammelt. Das Kondensat wird zusammengeführt und über eine Kondensatpumpe 85 und zwei Vorwärmer 87, 89 in einem Speisewasserbehälter 91 gesammelt. Über eine Speisewasserpumpe 93 und einen weiteren Vorwärmer 95 wird das Wasser erneut dem Dampfkessel 69 zugeführt.
  • Da in dem über die Anzapfleitung 78 ausgekoppelten Dampf keine unnötigen thermodynamischen Verluste auftreten, können die Wirkungsgradverluste des Kraftwerkes durch Einkopplung der Abscheidevorrichtung 1 minimiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2009/118274 A1 [0008]

Claims (10)

  1. Abscheidevorrichtung (1) für CO2, umfassend eine Absorptionseinheit (3) sowie eine Desorptionseinheit (5), wobei die Absorptionseinheit (3) eine Abführleitung (7) und eine Zuführleitung (9) für ein Absorptionsmedium aufweist, und wobei die Desorptionseinheit (5) eine Mehrzahl von zwischen die Abführleitung (7) und die Zuführleitung (9) geschalteten Desorbern (15, 17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorber (15, 17) strömungstechnisch parallel und wärmetechnisch in Serie geschaltet sind.
  2. Abscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Abzugsleitungen (31, 33) der Desorber (15, 17) strömungstechnisch jeweils mit der Zuführleitung (9) der Absorptionseinheit (3) verbunden sind, wobei die Abzugsleitung (31) eines wärmetechnisch vorgeschalteten ersten Desorbers (15) jeweils mit einem nachfolgenden zweiten Desorber (17) wärmetechnisch gekoppelt ist.
  3. Abscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsleitung (31) des ersten Desorbers (15) wärmetechnisch mit einer in den zweiten Desorber (17) mündenden Rückführungsleitung (43) gekoppelt ist.
  4. Abscheidevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmetechnisch in Serie geschalteten Desorber (15, 17) nacheinander für jeweils ein verringertes Druckniveau ausgelegt sind.
  5. Abscheidevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführleitung (7) der Absorptionseinheit (3) in Zuführleitungen (21, 23) der jeweiligen Desorber (15, 17) verzweigt.
  6. Abscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsleitungen (31, 33) der Desorber (15, 17) wärmetechnisch mit den jeweiligen Zuführleitungen (21, 23) gekoppelt sind.
  7. Abscheidevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführungsleitung des ersten Desorbers (15) wärmetechnisch mit Prozessdampf koppelbar ist.
  8. Kraftwerk (51), umfassend eine Dampfturbine mit einer Anzahl Teilturbinen (53, 55, 57, 59, 61, 63, 65), die jeweils von Dampf durchströmbar sind, sowie eine Überströmleitung (73, 77), die zwischen zwei Teilturbinen (53, 55, 57, 59, 61, 63, 65) angeordnet ist, wobei an der Überströmleitung (73, 77) eine Anzapfleitung (78) für Prozessdampf angeschlossen ist, die wärmetechnisch mit einer Abscheidevorrichtung (1) für CO2 nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angekoppelt ist.
  9. Kraftwerk (51) nach Anspruch 9, wobei die Anzapfleitung (78) an einer Überströmleitung (77) zwischen einer Mitteldruckteilturbine (55, 57) und einer Niederdruckteilturbine (59, 61, 63, 65) angeschlossen ist.
  10. Kraftwerk (51) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Rückführungsleitung (37) des ersten Desorbers (15) wärmetechnisch mit der Anzapfleitung (78) gekoppelt ist.
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