DE102011054549A1

DE102011054549A1 - System und Verfahren zur Steuerung einer Energieanlage mit halbgeschlossenem Kreislauf

Info

Publication number: DE102011054549A1
Application number: DE102011054549A
Authority: DE
Inventors: James A. West; Alan Meier Truesdale
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-04-26
Also published as: JP2012087789A; US20120096829A1; FR2966509B1; CN102454487A; CN102454487B; FR2966509A1; JP5964028B2; US8813472B2

Abstract

Ein System (10) enthält eine Steuerung (56), die dafür eingerichtet ist, ein System (12) mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu steuern. Die Steuerung (56) ist dafür eingerichtet, wenigstens eines von einem ersten Signal, das eine Sauerstoffkonzentration in einem ersten Gasstrom (33, 34) durch einen Hauptverdichter (20) anzeigt, einem zweiten Signal, das eine Energieabgabe durch das System (12) mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, einem dritten Signal, das eine Temperatur eines zweiten Gasstroms (26, 30) durch eine Turbine (16) anzeigt, und einem vierten Signal, das ein Massenstromgleichgewicht in dem System (12) mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, zu empfangen. Die Steuerung (56) ist auch dafür eingerichtet, wenigstens einen von dem ersten Gasstrom (33, 34) durch den Hauptverdichter (20), einem Brennstoffstrom in den Brenner (14), einem Anteil des aus dem Hauptverdichter (20) entzogenen ersten Gasstroms (33, 34) und einem Luftstrom (25) durch einen Speiseverdichter (22) auf der Basis von wenigstens einem von dem ersten Signal, dem zweiten Signal, dem dritten Signal und dem vierten Signal anzupassen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Der offengelegte Erfindungsgegenstand betrifft ein System und Verfahren zum Steuern eines teilweise geschlossenen Energieerzeugungszyklusses.
Bestimmte Energieerzeugungssysteme enthalten eine Gasturbine, die dazu eingerichtet ist, ein Gemisch aus Brennstoff und verdichteter Luft zum Erzeugen heißer Verbrennungsgase zu verbrennen. Die Verbrennungsgase strömen durch eine Turbine um Energie für eine Last, wie zum Beispiel einen elektrischen Generator zu erzeugen. Bestimmte Gasturbinen enthalten einen Brenner, der für einen Betrieb mit einem mageren Brennstoffgemischverhältnis eingerichtet ist. Demzufolge ist die Menge der in den Brenner eingeführten verdichteten Luft größer als die für eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs ausreichende Menge. Demzufolge enthält das Abgas aus dem Brenner eine erhebliche Menge an Sauerstoff.
Abgas aus bestimmten Energieerzeugungssystemen kann zur sekundären Gewinnung von Mineralen, wie zum Beispiel von Öl, eingesetzt werden. In derartigen Systemen wird unter Druck stehendes Abgas in Minerallagerstätten in der Erde geleitet, um den Öldruck zu erhöhen und/oder geologische Formationen aufzubrechen, um dadurch die Ölgewinnung zu verbessern. Zusätzlich wird, da das Abgas in der geologischen Formation verbleibt, wenigstens ein Teil des von dem Energieerzeugungssystem erzeugten Kohlendioxids in der Erde gebunden. Leider kann der Sauerstoff in dem Abgas die Qualität des Öls verschlechtern und/oder anderweitig nachteilig beeinflussen. Daher kann es erwünscht sein, die Sauerstoffkonzentration des Abgases aus der Gasturbine erheblich zu verringern.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Bestimmte im Schutzumfang der ursprünglich beanspruchten Erfindung entsprechende Ausführungsformen sind nachstehend zusammengefasst. Diese Ausführungsformen sollen nicht den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung einschränken, sondern stattdessen sollen diese Ausführungsformen nur eine kurze Zusammenfassung möglicher Formen der Erfindung bereitstellen. Tatsächlich kann die Erfindung eine Vielfalt von Formen umfassen, die den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ähneln oder sich davon unterscheiden können.
In einer ersten Ausführungsform enthält ein System eine Steuerung, die dafür eingerichtet ist, ein System mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu steuern. Die Steuerung ist dafür eingerichtet, wenigstens eines von einem ersten Signal, das eine Sauerstoffkonzentration in einem ersten Gasstrom durch einen Hauptverdichter anzeigt, einem zweiten Signal, das eine Energieabgabe durch das System mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, einem dritten Signal, das eine Temperatur eines zweiten Gasstroms durch eine Turbine anzeigt, und einem vierten Signal, das ein Massenstromgleichgewicht in dem System mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, zu empfangen. Die Steuerung ist auch dafür eingerichtet, wenigstens einen von dem ersten Gasstrom durch den Hauptverdichter, einem Brennstoffstrom in den Brenner, einem Anteil des aus dem Hauptverdichter entzogenen ersten Gasstroms und einem Luftstrom durch einen Speiseverdichter auf der Basis von wenigstens einem von dem ersten Signal, dem zweiten Signal, dem dritten Signal und dem vierten Signal anzupassen.
In einer zweiten Ausführungsform enthält ein System einen Brenner, der dafür eingerichtet ist, ein Brennstoff/Luft-Gemisch zu verbrennen, und einen Speiseverdichter in Fluidverbindung mit dem Brenner und dafür eingerichtet, einen Luftstrom an den Brenner zu liefern. Das System enthält auch eine Turbine in Fluidverbindung mit dem Brenner und dafür eingerichtet, einen ersten Gasstrom aus dem Brenner aufzunehmen. Das System enthält ferner einen Hauptverdichter in Fluidverbindung mit der Turbine und dafür eingerichtet, einen zweiten Gasstrom aus der Turbine aufzunehmen, um den zweiten Gasstrom zu verdichten und einen dritten Gasstrom an die Turbine zu liefern. Ein Anteil des dritten Gasstroms wird aus dem Hauptverdichter entnommen. Ferner enthält das System eine Steuerung, die dafür eingerichtet ist, ein erstes Signal zu empfangen, das eine Sauerstoffkonzentration in dem dritten Gasstrom anzeigt und den Luftstrom zu dem Brenner auf der Basis des ersten Signals anzupassen.
In einer dritten Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Steuern eines Systems mit halbgeschlossenem Energiezyklus den Schritt des Empfangs wenigstens eines von einem ersten Signal, das eine Sauerstoffkonzentration in einem ersten Gasstrom durch einen Hauptverdichter anzeigt, einem zweiten Signal, das eine Energieabgabe durch das System mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, einem dritten Signal, das eine Temperatur eines zweiten Gasstroms durch eine Turbine anzeigt, und einem vierten Signal, das ein Massenstromgleichgewicht in dem System mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, zu empfangen. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt der Anpassung wenigstens eines von dem ersten Gasstrom durch den Hauptverdichter, einem Brennstoffstrom in einem Brenner, einem Anteil des aus dem Hauptverdichter entzogenen ersten Gasstroms und einem Luftstrom durch einen Speiseverdichter auf der Basis wenigstens eines von dem ersten Signal, dem zweiten Signal, dem dritten Signal und dem vierten Signal.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen bezeichnen, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems ist, das eine Ausführungsform eines Systems mit halbgeschlossenem Energiezyklus enthält;
2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Systems mit halbgeschlossenem Energiezyklus ist; und
3 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern eines Systems mit halbgeschlossenem Energiezyklus.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Eine oder mehrere spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben. In dem Bemühen, eine knappe Beschreibung dieser Ausführungsformen zu geben, können nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementation in der Patenschrift beschrieben werden. Es dürfte erkennbar sein, dass bei der Entwicklung von jeder derartigen tatsächlichen Implementation wie bei jedem technischen oder konstruktiven Projekt zahlreiche implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele des Entwicklers, wie z. B. Übereinstimmung mit systembezogenen und geschäftsbezogenen Einschränkungen zu erreichen, welche von einer Implementation zur anderen variieren können. Ferner dürfte erkennbar sein, dass eine derartige Entwicklungsanstrengung komplex und zeitaufwendig sein kann, aber trotzdem hinsichtlich Auslegung, Herstellung und Fertigung für den normalen Fachmann mit dem Vorteil dieser Offenlegung eine Routineaufgabe wäre.
Wenn Elemente verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die Artikel ”einer, eines, eine”, ”der, die, das” und ”besagter, besagte, besagtes” die Bedeutung haben, dass eines oder mehrere von den Elementen vorhanden sein können. Die Begriffe ”aufweisend”, ”enthaltend” und ”habend” sollen einschließend sein und die Bedeutung haben, dass zusätzliche weitere Elemente außer den aufgelisteten Elementen vorhanden sein können.
Bestimmte Gasturbinen sind dafür eingerichtet, auf der Basis eines halbgeschlossenen Energiezyklusses zu arbeiten, um die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erheblich zu reduzieren. Derartige Gasturbinen können als Systeme mit halbgeschlossenem Energiezyklus beschrieben werden. Bestimmte Systeme mit halbgeschlossenem Energiezyklus enthalten einen Speiseverdichter, der dafür eingerichtet ist, einen Luftstrom an einen Brenner zu liefern, eine Turbine, die dafür eingerichtet ist, einen Gasstrom aus dem Brenner aufzunehmen, und einen Hauptverdichter, der dafür eingerichtet ist, den Gasstrom aus der Turbine aufzunehmen, um das Gas zu verdichten, und einen verdichteten Gasstrom in die Turbine zurückzuliefern. Das durch den Hauptverdichter gelieferte Rückführungsgas verringert die Temperatur des aus dem Brenner ausgegebenen Gases erheblich und ermöglicht dadurch dem Brenner mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Brennstoff/Luft-Gemischverhältnis zu arbeiten. Demzufolge wird der Sauerstoffgehalt des aus dem Hauptverdichter entnommenen Abgases erheblich im Vergleich zu bestimmten Gasturbinen verringert, welche den Brenner mit einem mageren Brennstoffgemischverhältnis betreiben. Demzufolge können Systeme mit halbgeschlossenem Energiezyklus effizient Abgas erzeugen, das gut für sekundäre Gewinnungs- und/oder Kohlenstoffbindungsoperationen geeignet ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung können einen effizienten Betrieb eines Systems mit halbgeschlossenem Energiezyklus ermöglichen, indem verschiedene Fluidströme in dem System mit halbgeschlossenem Energiezyklus gesteuert werden. Beispielsweise enthalten bestimmte Systeme mit halbgeschlossenem Energiezyklus eine Steuerung, die dafür eingerichtet ist, ein erstes Signal zu empfangen, das eine Sauerstoffkonzentration in dem Gasstrom aus dem Hauptverdichter anzeigt, und um den Luftstrom zu dem Brenner auf der Basis des ersten Signals zu steuern. In weiteren Ausführungsformen ist die Steuerung dafür eingerichtet, ein zweites Signal zu empfangen, das eine Energieabgabe durch die Turbine anzeigt, ein drittes Signal, das eine Temperatur des Gasstroms durch die Turbine anzeigt, und ein viertes Signal, das ein Massenstromgleichgewicht in dem System anzeigt. Die Steuerung ist auch dafür eingerichtet, den Luftstrom zu dem Brenner anzupassen, den Gasstrom in den Hauptverdichter anzupassen, den Brennstoffstrom in dem Brenner anzupassen und den Anteil des aus dem Hauptverdichter entzogenen Gases aus der Basis des ersten Signals, des zweiten Signals, des dritten Signals und des vierten Signals anzupassen. Beispielsweise kann die Steuerung dafür eingerichtet sein, den Gasstrom in den Hauptverdichter auf der Basis des dritten Signals anzupassen, den Brennstoffstrom in den Brenner auf der Basis des zweiten Signals anzupassen, den Anteil des aus dem Hauptverdichter entnommenen Gasstroms auf der Basis des vierten Signals anzupassen, und den Luftstrom zu dem Brenner auf der Basis des ersten Signals anzupassen. Alternativ kann die Steuerung dafür eingerichtet sein, den Gasstrom in den Hauptverdichter auf der Basis des dritten Signals anzupassen, den Brennstoffstrom in dem Brenner auf der Basis des ersten Signals anzupassen, den Anteil des aus dem Hauptverdichter entzogenen Gasstroms auf der Basis des zweiten Signals anzupassen und den Luftstrom zu dem Brenner auf der Basis des vierten Signals anzupassen. Demzufolge kann die Steuerung einen effizienten Betrieb des Systems mit halbgeschlossenem Energiezyklus ermöglichen.
1 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystems 10, das eine Ausführungsform eines Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus enthält. Das Kombinationszyklus-Energieerzeugungssystem 10 wird nachstehend für den Zweck der Bereitstellung eines Zusammenhangs für Ausführungsformen des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus beschrieben. Es dürfte ersichtlich sein, dass beispielsweise das nachstehend beschriebene System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus für den Betrieb einer Last in weiteren Energieerzeugungssystemen, Turbinensystemen oder Verarbeitungsanlagen eingesetzt werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform enthält das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus einen Brenner 14, eine Turbine 16, eine Antriebswelle 18, einen Hauptverdichter 20 und einen Speiseverdichter 22. Der Brenner 14 empfängt Brennstoff 24, wie zum Beispiel Erdgas, welches unter Druck aus Brennstoffdüsen eingespritzt werden kann. Dieser Brennstoff wird mit verdichteter Luft 25 vermischt und in dem Brenner 14 verbrannt, um dadurch heiße unter Druck stehende Gase 26 zu erzeugen. Der Brenner 14 leitet die Gase 26 zu einem Einlass der Turbine 16. Während die Gase 26 aus dem Brenner 14 die Turbine 16 durchlaufen, werden Schaufeln in der Turbine 16 drehend angetrieben, um dadurch die Antriebswelle 18 entlang einer Achse des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus rotieren zu lassen. Wie dargestellt, ist die Antriebswelle 18 mit verschiedenen Komponenten des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus einschließlich des Hauptverdichters 20 und des Speiseverdichters 22 verbunden.
Die Antriebswelle 18 verbindet die Turbine 16 mit einem Rotor des Speiseverdichters 22, welcher Schaufeln enthält. Somit bewirkt die Drehung der Turbinenschaufeln in der Turbine 16, dass die die Turbine 16 mit dem Speiseverdichter 22 verbindende Antriebswelle 18 die Schaufeln in dem Speiserotor 22 dreht. Die Drehung der Schaufeln in dem Speiseverdichter 22 veranlasst den Verdichter 22 zum Verdichten von beispielsweise in einem Lufteinlass aufgenommener Luft 27. Die verdichtete Luft 25 wird dann Brenner 14 zugeführt und mit dem Brennstoff vermischt, um eine Verbrennung zu ermöglichen. Die Antriebswelle 18 ist auch mit einer Last 28 verbunden, welche eine stationäre Last sein kann, wie zum Beispiel ein elektrischer Generator, zum Erzeugen von elektrischer Energie in einem Kraftwerk. Tatsächlich kann die Last 28 jede beliebige Vorrichtung sein, die durch die Rotationsausgabeenergie des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus betrieben wird.
Gas 30 aus der Turbine 16 wird in einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (HRSG) 32 geleitet. Der HRSG 32 ist ein Wärmetauscher, welcher mehrere Leitungen enthält, die dafür eingerichtet, sind, ein Sekundärfluid, wie zum Beispiel Wasser, in einer Querrichtung (zum Beispiel im Wesentlichen rechtwinklig) zu dem Strom des Gases durch den HRSG 32 zu leiten. Während das Gas 30 an den Leitungen entlangströmt, wird Wärme aus dem Gas an das Wasser übertragen, um dadurch Dampf zu erzeugen. Zusätzlich wird die Temperatur des Gases deutlich verringert. Nach dem Passieren des HRSG 32 wird das abgekühlte Gas 32 zu einem Einlass des Hauptverdichters 20 geleitet, sodass das Gas 33 durch das System 12 mit dem halbgeschlossenen Energiezyklus zurückgeführt werden kann.
Wie dargestellt, verbindet die Antriebswelle 18 die Turbine 16 mit einem Rotor des Hauptverdichters 20, welcher Schaufeln enthält. Somit bewirkt die Drehung der Turbinenschaufeln in der Turbine 16 dass die die Turbine 18 mit dem Hauptverdichter 20 verbindende Antriebswelle 18 die Schaufeln in dem Hauptverdichter 20 rotieren lässt. Die Drehung der Schaufeln in dem Hauptverdichter 20 bewirkt, dass der Verdichter 20 das kühle Gas 33 verdichtet. Das verdichtete Gas 34 wird dann in die Turbine 16 eingespeist, um die Temperatur des Gases 26 aus dem Brenner 24 zu reduzieren. Beispielsweise kann der Brenner 14 so eingerichtet sein, dass er mit einem stöchiometrischen Brennstoff/Luft-Gemischverhältnis arbeitet. In bestimmten Ausführungsformen kann die Temperatur des Gases 26 aus einer stöchiometrischen Reaktion größer als die gewünschte Betriebstemperatur der Turbine 16 sein. Demzufolge kann die Vermischung des Gases 26 aus dem Brenner 14 mit dem zurückgeführten Gas 34 die Turbine 16 mit einem Gasstrom bei einer gewünschten Temperatur versorgen. Zusätzlich ist, da das Gas 26 das Produkt einer stöchiometrischen Verbrennungsreaktion ist (zum Beispiel einer vollständigen Verbrennung des Brennstoffs und der Luft), der Sauerstoffgehalt des Gases 26 erheblich niedriger als bei dem Gas der Magerbrennstoff-Verbrennungsreaktion. Beispielsweise können die Magerbrennstoff-Verbrennungsreaktionen ein Gas mit einer Sauerstoffkonzentration von angenähert 10%, 12%, 14%, 16%, 18%, 20% oder mehr erzeugen. Im Gegensatz kann die Sauerstoffkonzentration des Gases 26 aus der stöchiometrischen Verbrennungsreaktion kleiner als angenähert 5%, 4%, 3%, 2%, 1% oder weniger sein.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Teil des von dem Hauptverdichter 20 ausgegebenen Gases 34 zur Verwendung in sekundären Gewinnungs- und/oder Kohlenstoffbindungsoperationen entnommen. Wie nachstehend im Detail diskutiert, kann der Anteil des entnommenen Gases angepasst werden, um ein Massenstromgleichgewicht in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus aufrechtzuerhalten, um die Rotationsausgangsenergie an die Last 28 zu variieren und/oder andere Betriebsparameter des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu beeinflussen. Aufgrund des niedrigen Sauerstoffgehaltes des entnommenen Abgases 35 kann das Abgas 35 in eine Minerallagerstätte ohne erhebliche Verschlechterung und/oder anderweitige nachteilige Beeinflussung der Qualität der Mineralien (zum Beispiel Öl) eingespritzt werden. Demzufolge kann das Abgas 35 aus dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus für sekundäre Gewinnungs- und/oder Kohlenstoffbindungsoperationen gut geeignet sein.
Wie vorstehend diskutiert, wird Gas 30 aus der Turbine 16 in den HRSG 32 eingespeist und gekühltes Gas 33 wird an den Hauptverdichter 20 zurückgeleitet. Während das Gas 30 in dem HRSG 32 gekühlt wird, kondensiert Wasserdampf in dem Gas 30 zu Wasser 37. Das Wasser 37 kann aus dem HRSG 32 entnommen werden, um dadurch den Feuchtigkeitsgehalt des Gases 33 zu verringern. Demzufolge hat das aus dem Hauptverdichter 20 entnommene Abgas 25 eine deutliche niedrigere Wasserkonzentration als direkt aus einer Gasturbine ausgestoßenes Abgas.
In der dargestellten Ausführungsform wird durch den Strom des heißen Gases durch den HRSG 32 erzeugter Hochdruckdampf 36 einer Dampfturbine 38 zugeführt. Während der Hochdruckdampf 36 die Dampfturbine 38 passiert, werden Schaufeln in der Turbine 38 drehend angetrieben, um dadurch eine zweite Last 40 anzutreiben. Obwohl die vorliegende Ausführungsform zwei Lasten 28 und 40 enthält, dürfte ersichtlich sein, dass das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus und die Dampfturbine 38 in alternativen Ausführungsformen mit derselben Last verbunden sein können. Während der Dampf die Dampfturbine 38 passiert, wird der Druck so reduziert, dass Niederdruckdampf 42 aus der Turbine 38 ausgestoßen wird. Gemäß Darstellung strömt Niederdruckdampf 42 in einen Kondensator 44, welcher den Dampf kondensiert. Der Kondensator 44 ist ein Wärmetauscher, welcher mehrere Leitungen enthält, die dafür eingerichtet, sind, ein sekundäres Fluid, wie zum Beispiel Wasser, in einer Querrichtung (zum Beispiel im Wesentlichen rechtwinklig) zu dem Dampfstrom zu führen. Während Dampf durch die Leitungen strömt, wird Wärme aus dem Dampf an Wasser 46 übertragen und dadurch der Dampf in Wasser 48 kondensiert. Das Wasser 48 strömt zu dem HRSG 32 zurück, wo es durch das Gas 30 erwärmt wird, um mehr Hochdruckdampf 36 zu erzeugen. Das Kühlwasser 46 wird in dem Kondensator 44 erwärmt und tritt als heißes Wasser 50 aus. Das heiße Wasser 50 wird zu einem Kühlturm 52 geführt, welcher das heiße Wasser 50 zum Erzeugen von Kühlwasser 46 für den Kondensator 44 kühlt. Obwohl der Hochdruckdampf 36 in der vorliegenden Ausführungsform zu einer Dampfturbine 38 geführt wird, dürfte ersichtlich sein, dass alternative Ausführungsformen den Hochdruckdampf 36 für einen industriellen Prozess (Vergasung) vor einer Rückführung des Niederdruckdampfes 42 an den Kondensator 44 verwenden können.
In der dargestellten Ausführungsform enthält das Energieerzeugungssystem 10 ein Steuerungssystem 54, das für die Regelung des Betriebs des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus eingerichtet ist. Gemäß Darstellung enthält das Steuerungssystem 54 eine Steuerung 56, die dafür eingerichtet ist, Signale zu empfangen, die verschiedene Betriebsparameter des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigen, und den Fluidstrom durch das gesamte System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu steuern, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen. In bestimmten Ausführungsformen ist die Steuerung 56 dafür eingerichtet, wenigstens eines von einem Signal zu, das eine Sauerstoffkonzentration in dem Gasstrom 34 aus dem Hauptverdichter (30) anzeigt, einem Signal, das eine Energieabgabe durch das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, einem Signal, das eine Temperatur des Gasstroms 30 aus der Turbine 16 anzeigt, und einem Signal, das ein Massenstromgleichgewicht in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, zu empfangen. In der dargestellten Ausführungsform enthält das Steuersystem 54 einen Sensor 58 in Fluidverbindung mit dem entnommenen Abgas 35 aus dem Hauptverdichter 30. Der Sensor 58 ist übertragungstechnisch mit der Steuerung 56 verbunden und dafür eingerichtet, die Sauerstoffkonzentration und/oder den Druck des entnommenen Abgases 35 zu messen. Wie vorstehend diskutiert, kann es erwünscht sein, den Sauerstoffgehalt in dem Abgas 35 erheblich zu verringern, um sekundäre Gewinnungs- und/oder Kohlenstoffbindungsoperationen zu ermöglichen. Demzufolge kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet, sein, ein Signal aus dem Sensor 58 zu empfangen, das die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas 35 anzeigt, und um einen Betrieb des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu regeln, um einen niedrigen Sauerstoffgehalt in dem Abgas 35 aufrechtzuerhalten.
Zusätzlich kann der Sensor 58 dafür eingerichtet sein, den Druck des aus dem Hauptverdichter 20 entnommenen Abgases 35 zu messen. Der gemessene Druck kann zur Bestimmung des Massenstromgleichgewichtes in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus verwendet werden. Wie man erkennt, ermöglicht die Aufrechterhaltung des Massenstromgleichgewichtes einen effizienten Betrieb des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus. Wenn das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus im Massenstrom ausgeglichen ist, ist die Massenstromrate des aus dem Hauptverdichter 20 entzogenen Abgases 35 gleich der Massenstromrate der verdichteten Luft 25 aus dem Speiseverdichter 22 plus der Massenstromrate des Brennstoffs 24 in dem Brenner 24, minus der Massenstromrate des aus dem HRSG 32 entzogenen Wassers. Wenn die Massenstromrate des Abgases 35 niedriger als erwünscht ist, baut sich Druck in dem Hauptverdichter 22 auf, und verringert dadurch den Wirkungsgrad des Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus. Demzufolge kann die Steuerung 56 durch Messen des Druckes in dem aus dem Verdichter 20 ausgegebenen Abgas 35 ermitteln, ob sich das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus im korrekten Massengleichgewicht befindet.
Die Steuerung 56 ist übertragungstechnisch auch mit der Last 28 verbunden und dafür eingerichtet, die Energieabgabe durch das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu messen. Beispielsweise kann, wenn die Last 28 ein elektrischer Generator ist, die Steuerung 56 ein Signal empfangen, das die elektrische Energieabgabe des Generators anzeigt. Demzufolge kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet, sein, das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus so zu steuern, dass es die gewünschte Energieabgabe erzeugt. Zusätzlich enthält das Steuerungssystem 54 einen Temperatursensor 60, der für die Messung der Temperatur des Gases durch die Turbine 16 eingerichtet ist. In der dargestellten Ausführungsform steht der Temperatursensor 60 mit dem Gas 30 an dem Ausgang der Turbine 16 in Fluidverbindung. Es dürfte jedoch ersichtlich sein, dass der Temperatursensor 60 dafür eingerichtet, sein kann, die Gastemperatur an dem Einlass der Turbine 16 und/oder an einer Zwischenstufe der Turbine 16 zu messen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Steuerung 56 dafür eingerichtet, das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu steuern, dass es eine gewünschte Gastemperatur erzeugt. Beispielsweise kann die Steuerung 56 so eingerichtet sein, dass sie sicherstellt, dass die Temperatur des Gases die maximale Betriebstemperatur der Turbine 16 nicht überschreitet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerung 56 dafür eingerichtet, wenigstens einen von dem Gasstrom durch den Hauptverdichter 20, einem Brennstoffstrom 24 in den Brenner 14, einem Anteil des Abgasstroms 35, der aus dem Hauptverdichter entnommen wird, und dem Luftstrom durch den Speiseverdichter 22 auf der Basis wenigstens eines von dem Signal, das eine Sauerstoffkonzentration in dem Gasstrom 34 aus dem Hauptverdichter 20 anzeigt, dem Signal, das die Energieabgabe durch das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, dem Signal, das die Temperatur des Gasstroms 30 aus der Turbine 16 anzeigt und dem Signal, das das Massenstromgleichgewicht in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, anzupassen. Beispielsweise ist die Steuerung 56 in der dargestellten Ausführungsform übertragungstechnisch mit den Einlassführungsleitschaufeln 62 verbunden, die dafür eingerichtet, sind den Luftstrom 27 in den Speiseverdichter 22 zu regeln. Wie es ersichtlich ist, kann die Regelung des Luftstroms 27 in den Speiseverdichter 22 des Stroms der verdichteten Luft in den Brenner 14 variieren. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, die Position der Führungsleitschaufeln 62 auf der Basis der gemessenen Sauerstoffkonzentration in dem entnommenen Abgas 35 anzupassen. Beispielsweise kann, wenn die Sauerstoffkonzentration größer als erwünscht ist, die Steuerung 56 die Einlassführungsleitschaufeln 62 teilweise schließen, um den Luftstrom durch den Speiseverdichter 22 zu begrenzen. Alternativ kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet, sein, die Position der Führungsleitschaufeln 62 auf der Basis des Massenstromgleichgewichtes in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzupassen. Beispielsweise kann, wenn der Druck des entnommenen Abgases 35 größer als gewünscht ist, die Steuerung 56 die Einlassführungsleitschaufeln 62 teilweise schließen, um den Luftstrom durch den Speiseverdichter 22 zu begrenzen und dadurch die Massenstromrate der Luft in das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus reduzieren.
In bestimmten Ausführungsformen wird die Sauerstoffkonzentration in dem entnommenen Abgas 35 auf der Basis des Brennstoff/Luft-Gemischverhältnisses in dem Brenner 14 berechnet. In derartigen Ausführungsformen kann die Steuerung 56 so eingerichtet sein, dass sie die Position der Führungsleitschaufeln 62 auf der Basis des Brennstoff/Luft-Gemischverhältnisses anpasst. Wie vorstehend diskutiert, kann es erwünscht sein, den Brenner 14 bei einem stöchiometrischen Brennstoff/Luft-Gemischverhältnis zu betreiben, um den Sauerstoffgehalt des Abgases erheblich zu reduzieren. Demzufolge kann, wenn die Menge der verdichteten Luft 25 aus dem Speiseverdichter 22 größer als die für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs 24 ausreichende Menge ist, die Steuerung 56 die Führungsleitschaufeln 62 anpassen, um den Strom durch den Speiseverdichter 22 zu beschränken. Umgekehrt kann, wenn die Menge der verdichteten Luft 25 aus dem Speiseverdichter 22 geringer als die für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs 24 ausreichende Menge ist, die Steuerung 56 die Führungsleitschaufeln 62 anpassen, um einen erhöhten Strom durch den Speiseverdichter 22 zu ermöglichen.
Die Steuerung 56 ist auch übertragungstechnisch mit den Einlassführungsleitschaufeln 64 des Hauptverdichters 20 verbunden, um den Gasstrom durch den Hauptverdichter 20 zu regeln. Wie man erkennt, verändert die Regelung des Stroms des Gases 33 in den Hauptverdichter 20 den Strom des verdichteten Gases 34 zu der Turbine 16. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, die Position der Führungsleitschaufeln 64 auf der Basis der gemessenen Temperatur des Gases durch die Turbine 16 anzupassen. Beispielsweise kann, wenn die Gastemperatur größer als gewünscht ist, die Steuerung 56 die Einlassführungsleitschaufeln 64 öffnen, um einen Gasstrom durch den Hauptverdichter 20 zu erhöhen, und dadurch die Temperatur des Gasstroms in die Turbine 16 zu verringern.
Zusätzlich ist die Steuerung 56 übertragungstechnisch mit einem Ventil 66 verbunden, das für die Regelung des Brennstoffstroms 24 in dem Brenner 14 eingerichtet ist. In bestimmten Ausführungsformen ist die Steuerung 56 für die Regelung des Stroms durch das Ventil 66 auf der Basis der Energieabgabe des Systems 12 eingerichtet. Beispielsweise kann, wenn die Energieabgabe niedriger als erwünscht ist, die Steuerung 56 das Ventil 66 öffnen, um dadurch den Brennstoffstrom zu dem Brenner 14 zu erhöhen und die Energieabgabe zu erhöhen. Alternativ kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, den Strom durch das Ventil 66 auf der Basis der gemessenen Sauerstoffkonzentration in dem entnommenen Abgas 35 zu regeln. Beispielsweise kann, wenn die Sauerstoffkonzentration größer als erwünscht ist, die Steuerung 56 den Brennstoffstrom durch den Brenner 14 erhöhen, und dadurch das Brennstoff/Luft-Gemischverhältnis in ein stöchiometrisches Verhältnis überführen.
Ferner ist die Steuerung 56 übertragungstechnisch mit einem Ventil 68 verbunden, das für die Regelung des Anteils des aus dem Hauptverdichter 20 entzogenen Abgases 35 eingerichtet ist. In bestimmten Ausführungsformen ist die Regelung 56 dafür eingerichtet, den Strom durch das Ventil 68 auf der Basis des Massenstromgleichgewichtes in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu regeln. Beispielsweise kann, wenn der Druck des entzogenen Abgases 35 großer als erwünscht ist, die Steuerung 56 das Ventil 68 öffnen, um eine größere Menge des Abgases 35 aus dem Hauptverdichter 20 zu entziehen. Demzufolge wird der Ausgabedruck des Hauptverdichters 20 reduziert, um dadurch den gewünschten Betriebsdruck in dem Hauptverdichter 20 aufrechtzuerhalten. Alternativ kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, den Strom durch das Ventil 68 auf der Basis der Energieabgabe durch das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu regeln. Beispielsweise kann, wenn die Energieabgabe größer als erwünscht ist, die Steuerung 56 das Ventil 68 öffnen, und dadurch den Strom durch die Turbine 16 reduzieren. Aufgrund der Verbindung zwischen der Turbine 16 und der Last 28 verringert die Reduzierung des Stroms durch die Turbine 16 die Energie für die Last 28.
2 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus. In der dargestellten Ausführungsform enthält das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus einen Motor 70, der dafür eingerichtet ist, den Speiseverdichter 22 über eine Welle 72 anzutreiben. Demzufolge ist der Speiseverdichter 22 nicht direkt mit der Turbine 16 verbunden, wie zum Beispiel der Speiseverdichter 20 des vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus. Der Motor 70 kann jede geeignete Vorrichtung sein, die den Speiseverdichter 22 antreiben kann. Beispielsweise kann der Motor 70 ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor, eine Dampfturbine oder eine Gasturbine neben weiteren Motoreinrichtungen sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerung 56 übertragungstechnisch mit dem Motor 70 verbunden und dafür eingerichtet, den Luftstrom durch den Speiseverdichter 22 zu verändern, indem die Energieabgabe des Motors 70 angepasst wird. Beispielsweise kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, die Energieabgabe des Motors 70 auf der Basis der gemessenen Sauerstoffkonzentration in dem entnommenen Abgas 35 anzupassen. Beispielsweise kann, wenn die Sauerstoffkonzentration größer als erwünscht ist, die Steuerung 56 die Energieangabe an den Speiseverdichter 22 verringern, um den Luftstrom zu dem Brenner 14 zu verringern. Alternativ kann die Steuerung 56 dafür eingestellt sein, die Energieabgabe des Motors 70 auf der Basis des Massenstromgleichgewichtes in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzupassen. Beispielsweise kann, wenn der Druck des entnommenen Abgases 35 größer als erwünscht ist, die Steuerung 56 die Energieabgabe an den Speiseverdichter 22 verringern, um den Luftstrom zu dem Brenner 14 zu verringern. In weiteren Ausführungsformen kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, die Energieabgabe des Motors 70 auf der Basis des Brennstoff/Luft-Gemischverhältnisses in dem Brenner 14 anzupassen. Beispielsweise verringert, wenn die Menge der verdichteten Luft 25 aus dem Speiseprozessor 22 größer als die für eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs 24 ausreichende Menge ist, die Steuerung 56 die Leistung zu dem Speiseverdichter 22, um den Luftstrom zu dem Verdichter 24 zu reduzieren.
Obwohl die Steuerung 56 dafür eingerichtet ist, den Luftstrom zu dem Brenner 14 durch Verändern der Energieabgabe an den Speiseverdichter 22 in der dargestellten Ausführungsform zu regeln, dürfte es erkennbar sein, dass alternative Ausführungsformen zusätzliche Vorrichtungen enthalten können, die für eine Regelung des Luftstroms eingerichtet sein. Beispielsweise kann in bestimmten Ausführungsformen der Motor 70 dafür eingerichtet sein, den Speiseverdichter 22 mit einer konstanten Drehzahl anzutreiben. In derartigen Ausführungsformen kann der Speiseverdichter 22 Einlassführungsleitschaufeln wie zum Beispiel die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen enthalten, um den Luftstrom durch den Speiseverdichter 22 zu regeln. In weiteren Ausführungsformen kann die Energieabgabe des Motors 70 einstellbar sein und der Speiseverdichter 22 kann Einlassführungsleitschaufeln enthalten. In derartigen Ausführungsformen kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, den Luftstrom zu dem Brenner 14 durch Einstellen der Energieabgabe des Motors 70 und der Position der Einlassführungsleitschaufeln zu regeln.
3 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens 74 zum Steuern eines Systems 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus. Zuerst wird gemäß Darstellung durch den Block 76 wenigstens ein Signal empfangen, das einen Betriebsparameter des Systems 12 anzeigt. Wie dargestellt können die Signale ein erstes Signal beinhalten, das eine Sauerstoffkonzentration in dem Gasstrom aus dem Hauptverdichter 20 anzeigt, wie es durch den Block 78 dargestellt wird; ein zweites Signal, das die Energieabgabe durch das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, wie es durch den Block 80 dargestellt wird; ein drittes Signal, das die Temperatur des Gasstroms 30 aus der Turbine 16 anzeigt, wie es durch den Block 82 dargestellt wird; und ein viertes Signal, das ein Massenstromgleichgewicht in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus darstellt, wie es durch den Block 84 dargestellt wird. Beispielsweise kann die Steuerung 56 das die Sauerstoffkonzentration in dem Gasstrom 34 anzeigende Signal aus dem Hauptverdichter 20 und das das Massenstromgleichgewicht in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigende Signal über den Sensor 58 empfangen. Zusätzlich kann die Steuerung 56 das die Energieabgabe des Systems 12 anzeigende Signal aus der Last 28 und das die Temperatur des Gasstroms 30 anzeigende Signal aus dem Temperatursensor empfangen.
Anschließend wird, wie durch den Block 86 dargestellt, wenigstens ein Betriebsparameter des Systems 12 auf der Basis wenigstens eines der Signale angepasst. Wie dargestellt umfassen die Betriebsparameter einen Gasstrom durch den Hauptverdichter 20, gemäß Darstellung durch den Block 88; einen Brennstoffstrom in den Brenner 14, gemäß Darstellung durch den Block 90; einen Anteil des aus dem Hauptverdichter 20 entzogenen Gasstrom, gemäß Darstellung durch den Block 92; und/oder einen Luftstrom durch den Speiseverdichter 22, gemäß Darstellung durch den Block 94. Beispielsweise kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, die Position der Führungsleitschaufeln des Speiseverdichters 22 auf der Basis der gemessenen Sauerstoffkonzentration in dem entnommenen Abgas 35 anzupassen. Zusätzlich kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, die Position der Führungsleitschaufeln 64 des Hauptverdichters 20 auf der Basis der gemessenen Temperatur des Gases durch die Turbine 16 anzupassen. Des Weiteren kann die Steuerung 56 dafür eingerichtet sein, den Strom durch das Brennstoffventil 66 auf der Basis der Energieabgabe des Systems 12 anzupassen. Die Steuerung 56 kann auch dafür eingerichtet sein, den Strom durch das Abgasventil 68 auf der Basis des Massenstromgleichgewichtes in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu regeln. Auf diese Weise kann die Steuerung 56 effizient das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus betreiben, während gleichzeitig ein Abgasstrom 35 mit einem Sauerstoffgehalt erzeugt wird, der wesentlich geringer als der von Gasturbinen ist, die für einen Betrieb mit einem mageren Brennstoffgemischverhältnis eingerichtet sein. Demzufolge kann das durch das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus erzeugte Abgas 35 gut für sekundäre Gewinnungs- und/oder Kohlenstoffbindungsoperationen geeignet sein.
Technische Auswirkungen der offengelegten Ausführungsformen beinhalten die Fähigkeit ein System mit halbgeschlossenem Energiezyklus effizient durch Steuerung verschiedener Fluidströme in dem System mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu betreiben. Beispielsweise enthalten bestimmte Systeme eine Steuerung, die dafür eingerichtet ist, ein erstes Signal zu empfangen, das eine Sauerstoffkonzentration in dem Gasstrom aus dem Hauptverdichter anzeigt, und um den Luftstrom zu dem Brenner auf der Basis des ersten Signals anzupassen. In weiteren Ausführungsformen ist die Steuerung dafür eingerichtet, ein zweites Signal, das eine Energieabgabe durch die Turbine anzeigt, ein drittes Signal, das eine Temperatur des Gasstroms durch die Turbine anzeigt und ein viertes Signal, das ein Massenstromgleichgewicht in dem System anzeigt, zu empfangen. Die Steuerung ist auch dafür eingerichtet, den Luftstrom zu dem Brenner anzupassen, den Gasstrom in den Hauptverdichter anzupassen, den Brennstoffstrom in den Brenner anzupassen und den Anteil des aus dem Hauptverdichter entnommen Gasstroms auf der Basis des ersten Signals, des zweiten Signals, des dritten Signals und des vierten Signals anzupassen.
Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
Ein System 10 enthält eine Steuerung 56, die dafür eingerichtet ist, ein System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu steuern. Die Steuerung 56 ist dafür eingerichtet, wenigstens eines von einem ersten Signal, das eine Sauerstoffkonzentration in einem ersten Gasstrom 33, 34 durch einen Hauptverdichter 20 anzeigt, einem zweiten Signal, das eine Energieabgabe durch das System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, einem dritten Signal, das eine Temperatur eines zweiten Gasstroms 26, 30 durch eine Turbine 16 anzeigt, und einem vierten Signal, das ein Massenstromgleichgewicht in dem System 12 mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, zu empfangen. Die Steuerung 56 ist auch dafür eingerichtet, wenigstens einen von dem ersten Gasstrom 33, 34 durch den Hauptverdichter 20, einem Brennstoffstrom in den Brenner 14, einem Anteil des aus dem Hauptverdichter 20 entzogenen ersten Gasstroms 33, 34 und einem Luftstrom 25 durch einen Speiseverdichter 22 auf der Basis von wenigstens einem von dem ersten Signal, dem zweiten Signal, dem dritten Signal und dem vierten Signal anzupassen.
Bezugszeichenliste

10: Energieerzeugungssystem
12: System mit halbgeschlossenem Energiezyklus
14: Brenner
16: Turbine
18: Welle
20: Verdichter
22: Speiseverdichter
24: Brennstoff
25: verdichtete Luft
26: heiße verdichtete Gase
27: Luft
28: Last
30: Gas
32: Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator
33: abgekühltes Gas
34: verdichtetes Gas
35: Abgas
36: Hochdruckdampf
37: Wasser
38: Dampfturbine
40: Last
42: Niederdruckdampf
44: Kondensator
46: Kühlwasser
48: Wasser
50: heißes Wasser
52: Kühlturm
54: Steuerungssystem
56: Steuerung
58: Sensor
60: Temperatursensor
62: Einlassführungsleitschaufeln
64: Einlassführungsleitschaufeln
66: Ventil
68: Ventil
70: Motor
72: Welle
74: siehe Flussdiagramm
76: siehe Flussdiagramm
78: siehe Flussdiagramm
80: siehe Flussdiagramm
82: siehe Flussdiagramm
84: siehe Flussdiagramm
86: siehe Flussdiagramm
88: siehe Flussdiagramm
90: siehe Flussdiagramm
92: siehe Flussdiagramm
94: siehe Flussdiagramm

Claims

System (10), aufweisend: eine Steuerung (56), die dafür eingerichtet ist, ein System (12) mit halbgeschlossenem Energiezyklus zu steuern, wobei die Steuerung (56) dafür eingerichtet ist, wenigstens eines von einem ersten Signal, das eine Sauerstoffkonzentration in einem ersten Gasstrom (33, 34) durch einen Hauptverdichter (20) anzeigt, einem zweiten Signal, das eine Energieabgabe durch das System (12) mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, einem dritten Signal, das eine Temperatur eines zweiten Gasstroms (26, 30) durch eine Turbine (16) anzeigt, und einem vierten Signal, das ein Massenstromgleichgewicht in dem System (12) mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, zu empfangen, und wobei die Steuerung (56) auch dafür eingerichtet ist, wenigstens einen von dem ersten Gasstrom (33, 34) durch den Hauptverdichter (20), einem Brennstoffstrom in den Brenner (14), einem Anteil des aus dem Hauptverdichter (20) entzogenen ersten Gasstroms (33, 34) und einem Luftstrom (25) durch einen Speiseverdichter (22) auf der Basis von wenigstens einem von dem ersten Signal, dem zweiten Signal, dem dritten Signal und dem vierten Signal anzupassen.
System (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung 56 dafür eingerichtet ist, das erste Signal, das zweite Signal, das dritte Signal und das vierte Signal zu empfangen und den ersten Gasstrom (33, 34) durch den Hauptverdichter (20), den Brennstoffstrom in dem Brenner (14), den Anteil des aus dem Hauptverdichter (20) entzogenen ersten Gasstroms (33, 34) und den Luftstrom 25 durch den Speiseverdichter (22) auf der Basis des ersten Signals, des zweiten Signals, des dritten Signals und des vierten Signals anzupassen.
System (10) nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (56) dafür eingerichtet ist, den ersten Gasstrom (33, 34) durch den Hauptverdichter (20) auf der Basis des dritten Signals anzupassen, den Brennstoffstrom in den Brenner (14) auf der Basis des zweiten Signals anzupassen, den Anteil des aus dem Hauptverdichter (20) entzogenen ersten Gasstroms (33, 34) auf der Basis des vierten Signals anzupassen und den Luftstrom (25) durch den Speiseverdichter (22) auf der Basis des ersten Signals anzupassen.
System (10) nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (56) dafür eingerichtet ist, den ersten Gasstrom (33, 34) durch den Hauptverdichter (20) auf der Basis des dritten Signals anzupassen, den Brennstoffstrom in den Brenner (14) auf der Basis des ersten Signals anzupassen, den Anteil des aus dem Hauptverdichter (20) entzogenen ersten Gasstroms (33, 34) auf der Basis des zweiten Signals anzupassen und den Luftstrom (25) durch den Speiseverdichter (22) auf der Basis des vierten Signals anzupassen.
System (10) nach Anspruch 1, wobei das vierte Signal, das das Massenstromgleichgewicht in dem System (12) mit halbgeschlossenem Energiezyklus anzeigt, ein Signal aufweist, das einen Auslassdruck des Hauptverdichters (20) anzeigt.
System (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (56) dafür eingerichtet ist, das erste Signal zu empfangen und den Luftstrom (25) durch den Speiseverdichter (22) auf der Basis des ersten Signals anzupassen.
System (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (56) dafür eingerichtet ist, den ersten Gasstrom (33, 34) durch den Hauptverdichter (20) durch Anpassen einer Position von Einlassführungsleitschaufeln (64) des Hauptverdichters (20) anzupassen.
System (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (56) dafür eingerichtet ist, den Luftstrom (25) durch den Speiseverdichter (22) durch Anpassen einer Position von Einlassführungsleitschaufeln (62) des Speiseverdichters (22) anzupassen.
System (10) nach Anspruch 1, aufweisend: den Brenner (14), der dafür eingerichtet ist, ein Brennstoff/Luft-Gemisch zu verbrennen; den Speiseverdichter (22) in Fluidverbindung mit dem Brenner (14) und der dafür eingerichtet ist, den Luftstrom (25) an dem Brenner (14) zu liefern; die Turbine (16) in Fluidverbindung mit dem Brenner (14) und die dafür konfiguriert ist, den zweiten Gasstrom (26, 30) aus dem Brenner (14) aufzunehmen; und den Hauptverdichter (20) in Fluidverbindung mit der Turbine (16) und der dafür eingerichtet ist, den ersten Gasstrom (33, 34) zu verdichten.
System (10) nach Anspruch 1, das einen Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (32) aufweist, der dafür eingerichtet ist, Wärme aus dem zweiten Gasstrom (26, 30) zu entziehen und an den ersten Gasstrom (33, 34) zu dem Hauptverdichter (20) zu liefern.