DE102011054653A1 - Kombikraftwerk mit einem Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem - Google Patents

Kombikraftwerk mit einem Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem Download PDF

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Lisa Wichmann
Samuel David Draper
Gilbert O. Kraemer
Alan Meier Truesdale
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Abstract

Ein Kombikraftwerk (2) enthält einen Verdichterabschnitt (20), der einen Verdichtereinlass (21) und einen Verdichterauslass (22) enthält, und einen Turbinenabschnitt (28), der mit dem Verdichterabschnitt (20) betriebsmäßig verbunden ist. Der Turbinenabschnitt (28) enthält einen Turbineneinlass (29) und einen Turbinenauslass (30). Ein Abhitzedampferzeuger (HRSG) (10) ist mit dem Turbinenauslass (30) strömungsmäßig verbunden. Eine Brennkammer (34, 35) enthält ein Kopfende (37, 38) und einen Brennkammerauslass (40, 41). Das Kopfende (37, 38) ist mit dem Verdichterauslass (22) strömungsmäßig verbunden, und der Brennkammerauslass (40, 41) ist mit dem Turbineneinlass (29) strömungsmäßig verbunden. Ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem (70, 120) ist mit einem von dem Verdichterauslass (22) und dem Kopfende (37, 38) der Brennkammer (34, 35) strömungsmäßig verbunden. Das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem (70, 120) ist konfiguriert und angeordnet, um ein erstes Fluid, das Kohlenstoffdioxid aufweist, und ein zweites Fluid aus einer im Wesentlichen sauerstofffreien Fluidströmung zu entnehmen, die von dem einen von dem Verdichterauslass (22) und dem Kopfende (37, 38) der Brennkammer (34, 35) weitergeleitet wird.

Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft Kombikraftwerke und insbesondere ein Kombikraftwerk, das ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem enthält.
  • In einem Kombikraftwerk (CCPP, Combined Cycle Power Plant) treibt eine Gasturbinenmaschine einen Generator an, der Elektrizität erzeugt. Abhitze von der Gasturbinenmaschine wird verwendet, um in einem Abhitzedampferzeuger (HRSG, Heat Recovery Steam Generator) Dampf zu erzeugen, der wiederum verwendet wird, um mittels einer Dampfturbinenmaschine zusätzliche Elektrizität zu erzeugen. Insbesondere ist ein kombinierter Kreisprozess für eine Energieerzeugungsmaschine oder -anlage kennzeichnend, die mehr als einen einzigen thermodynamischen Kreisprozess nutzt. Wärmekraftmaschinen, wie Gasturbinenmaschinen, sind nur in der Lage, einen Anteil der Energie, die ihr Brennstoff erzeugt, (gewöhnlich weniger als 50%) zu nutzen. Jede verbleibende Wärme (z. B. heiße Abgase) aus der Verbrennung wird im Allgemeinen verschwendet. Eine Kombination von zwei oder mehreren ”Kreisprozessen”, wie beispielsweise einem Brayton-Prozess (Gas) und einem Rankine-Prozess (Dampf), hat einen verbesserten Wirkungsgrad der Leistungsabgabe zur Folge.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält ein Kombikraftwerk einen Verdichterabschnitt, der einen Verdichtereinlass und einen Verdichterauslass enthält, und einen Turbinenabschnitt, der mit dem Verdichterabschnitt betriebsmäßig verbunden ist. Der Turbinenabschnitt enthält einen Turbineneinlass und einen Turbinenauslass. Ein Abhitzedampferzeuger (HRSG) ist mit dem Turbinenauslass strömungsmäßig verbunden. Eine Brennkammer enthält ein Kopfende und einen Brennkammerauslass. Das Kopfende ist mit dem Verdichterauslass strömungsmäßig verbunden, und der Brennkammerauslass ist mit dem Turbineneinlass strömungsmäßig verbunden. Ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem ist mit wenigstens einem von dem Verdichterauslass und dem Kopfende der Brennkammer strömungsmäßig verbunden. Das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem ist konfiguriert und angeordnet, um ein erstes Fluid, das Kohlenstoffdioxid aufweist, und ein zweites Fluid aus einer im Wesentlichen sauerstofffreien Fluidströmung zu entnehmen, die von dem wenigstens einen von dem Verdichterauslass und dem Kopfende der Brennkammer weitergeleitet wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Verfahren zum Betreiben eines Kombikraftwerks ein Durchleiten einer Fluidströmung durch einen Verdichterabschnitt, um eine komprimierte Fluidströmung zu bilden, Führen der komprimierten Fluidströmung von einem Verdichterauslass zu einem Kopfende einer Brennkammer, Leiten in der Brennkammer erzeugter Verbrennungsgase zu einem Einlass eines Turbinenabschnitts, Ausgeben von Abgasen aus einem Auslass des Turbinenabschnitts zu einem Abhitzedampferzeuger, Weiterleiten eines im Wesentlichen sauerstofffreien Anteils der komprimierten Fluidströmung von entweder dem Verdichterauslass oder dem Kopfende der Brennkammer zu einem Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem und Entnehmen eines ersten Fluids, das Kohlenstoffdioxid aufweist, und eines zweiten Fluids aus dem im Wesentlichen sauerstofffreien Anteil der komprimierten Luftströmung.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Turbomaschinensystem einen Verdichterabschnitt, der einen Verdichtereinlass und einen Verdichterauslass aufweist, und einen Turbinenabschnitt, der mit dem Verdichterabschnitt betriebsmäßig verbunden ist. Der Turbinenabschnitt enthält einen Turbineneinlass und einen Turbinenauslass. Eine Brennkammer enthält ein Kopfende und einen Brennkammerauslass. Das Kopfende ist mit dem Verdichterauslass strömungsmäßig verbunden, und der Brennkammerauslass ist mit dem Turbineneinlass strömungsmäßig verbunden. Ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem ist mit wenigstens einem von dem Verdichterauslass und dem Kopfende der Brennkammer strömungsmäßig verbunden, wobei das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem konfiguriert und angeordnet ist, um ein erstes Fluid, das Kohlenstoffdioxid aufweist, und ein zweites Fluid aus einer im Wesentlichen sauerstofffreien Fluidströmung zu extrahieren, die von dem wenigstens einen von dem Verdichterauslass und dem Kopfende der Brennkammer weitergeleitet wird.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlicher.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders angegeben und deutlich beansprucht. Das Vorstehende sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild, das ein Kombikraftwerk veranschaulicht, das ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem enthält, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform; und
  • 2 ein Blockschaltbild, das ein Kombikraftwerk veranschaulicht, das ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem enthält, gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform.
  • Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung gemeinsam mit Vorteilen und Merkmalen anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann ein in 1 veranschaulichtes Gas- und Dampf-Kombikraftwerk (CCPP) 2 unter oder nahezu unter stöchiometrischen Bedingungen betrieben werden. Ein Betrieb unter stöchiometrischen Bedingungen sollte derart verstanden werden, dass er einen Ablauf eines Verbrennungsprozesses mit nur hinreichend Oxidationsmittel, z. B. Sauerstoff, um eine vollständige Verbrennung zu unterstützen, bedeutet. Eine Verbrennung ist ein Prozess des Verbrennens eines Kohlenwasserstoffs (Brennstoffstroms) mit Sauerstoff, um Kohlenstoffdioxid und Wasser zu erzeugen. Eine vollständige Verbrennung ist derart definiert, dass Kohlenstoffdioxid und Wasser die einzigen Nebenprodukte sind, die bei einer Kohlenstoffverbrennung mit Sauerstoff erzeugt werden. Es gibt viele Faktoren, die beeinflussen können, ob eine vollständige Verbrennung eintritt oder nicht, wie beispielsweise die Verfügbarkeit von Sauerstoff in der Nähe eines Brennstoffmoleküls, ob irgendwelche Störungen, wie beispielsweise Vibrationen, dynamische Ereignisse, Stoßwellen vorliegen oder nicht, und dergleichen. Um eine Kohlenstoffdioxidbildung anstatt einer Kohlenstoffmonoxidbildung zu fördern, wird mehr Sauerstoff, als normalerweise erforderlich wäre, dem Brennstoffstrom zugeführt, um eine vollständige Verbrennungsreaktion zu fördern.
  • Das CCPP 2 enthält ein Gasturbinenmaschinensystem 4, das mit einem Dampfturbinenmaschinensystem 6 über einen Abhitzedampferzeuger (HRSG) 10 betriebsmäßig verbunden ist. Der HRSG 10 enthält einen Auslassabschnitt 11 mit einem Abblas-Entlüftungsventil 12. Die Gasturbinenmaschine 4 ist ferner mit einem außerhalb der Maschine befindlichen Verdichter 14 und mit einem Generator 15 betriebsmäßig verbunden. Das Dampfturbinenmaschinensystem 6 ist mit einem Generator 16 verbunden. Das Gasturbinenmaschinensystem 4 enthält einen Verdichterabschnitt 20 mit einem Verdichtereinlass 21 und einem Verdichterauslass 22. Der Verdichtereinlass 21 empfängt eine unter Druck stehende Luftströmung von einem Verdichter 23. Der Verdichterabschnitt 20 komprimiert die in den Verdichtereinlass 21 einströmende unter Druck stehende Luftströmung weiter und gibt die komprimierte Fluidströmung durch den Verdichterauslass 22 aus. Das Gasturbinenmaschinensystem 4 enthält ferner einen Turbinenabschnitt 28 mit einem Turbineneinlass 29, der einen Teil der komprimierten Fluidströmung zur Kühlung und Abdichtung empfängt, und einem Turbinenauslass 30. Der Verdichterabschnitt 20 ist mit dem Turbinenabschnitt 28 über eine Welle 32 betriebsmäßig verbunden. Der Verdichterabschnitt 20 ist ferner mit dem Turbinenabschnitt 28 über ein Sekundärströmungssystem 33 strömungsmäßig verbunden, das eine zusätzliche Kühlung an dem Turbinenabschnitt 28 über mehrere Brennkammern erzielt, von denen zwei bei 34 und 35 angezeigt sind. In der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform empfängt die Brennkammer 34 eine unter Druck stehende Luftströmung von einem Hilfsverdichter 36, der mit dem Verdichter 23 strömungsmäßig verbunden ist. Jede Brennkammer 34, 35 enthält ein entsprechendes Kopfende 37 und 38, das einen weiteren Anteil der komprimierten Fluidströmung aus 20 empfängt, und einen entsprechenden Brennkammerauslass 40 und 41, der Verbrennungsgase zu dem Turbinenabschnitt 28 weiterleitet. Das CCPP 2 ist ferner veranschaulicht, wie es einen Abgasrückführungs(EGR, Exhaust Gas Recirculation)-Kreislauf 43 enthält, der ein EGR-System 45 zwischen dem HRSG 10 und dem Verdichtereinlass 21 strömungsmäßig anschließt. Das EGR-System 45 führt Abgase von dem HRSG 10 in den Verdichterabschnitt 20 zurück, um eine vollständigere Verbrennung zu fördern. Wie weiter in 1 veranschaulicht, enthält das Dampfturbinenmaschinensystem 6 einen ersten Dampfturbinenabschnitt 54, der mit einem zweiten Dampfturbinenabschnitt 55 betriebsmäßig verbunden ist. Der erste und der zweite Dampfturbinenabschnitt 54 und 55 sind mit einem Dampfturbinenabschnitt 57 über eine erste Welle 60 betriebsmäßig verbunden. Natürlich sollte verstanden werden, dass der Dampfturbinenabschnitt 57 mit dem zweiten Dampfturbinenabschnitt 55 auch direkt verbunden sein kann. Der Dampfturbinenabschnitt 57 kann auch einen Zweistromabschnitt aufweisen. Eine zweite Welle 62 verbindet den Dampfturbinenabschnitt 57 betriebsmäßig mit dem Generator 12.
  • In weiterer Entsprechung mit der beispielhaften Ausführungsform enthält das CCPP 2 ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70, das über eine Leitung 72 mit dem Gasturbinenmaschinensystem 4 betriebsmäßig verbunden ist. Ein Wärmeaustauschelement 74 ist in der Leitung 72 zwischen dem Gasturbinensystem und dem Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70 angeordnet. Das Wärmeaustauschelement 74 enthält einen CO-Katalysator 75, der mit irgendwelchem restlichen Kohlenstoffmonoxid und Sauerstoff reagiert, um die O2-Anteile auf geringste Mengen weiter zu reduzieren. Auf diese Weise tritt eine im Wesentlichen sauerstofffreie Fluidströmung aus dem Wärmeaustauschelement 74 aus, und sie strömt weiter zu dem Kohlenstoff-Sammelsystem 70. Das Wärmeaustauschelement 74 führt auch einen Teil der Wärme ab, die in der im Wesentlichen sauerstofffreien Fluidströmung mitgeführt wird, die zu dem Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70 weiterströmt. Gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform verringert das Wärmeaustauschelement 74 die Temperatur der im Wesentlichen sauerstofffreien Fluidströmung auf etwa 220°F (104,4°C).
  • Gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform ist das durch den Verdichtereinlass 21 eingesaugte Fluid ein Gemisch aus Abgas und Luft, wobei der Sauerstoff in der Extraktion auf einen Massenanteil des Sauerstoffs von weniger als 18% reduziert ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform ist der Verdichtereinlass 21 gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen, und es werden 100% des Abgases durch den Verdichterabschnitt 20 geleitet. Bei dieser Einrichtung befördert das Sekundärströmungssystem 33 nur Abgase, die im Wesentlichen sauerstofffrei sind, durch (nicht veranschaulichte) Sekundärströmungskreisläufe um den Verdichterabschnitt 20 herum zu dem Turbinenabschnitt 28. Die Isolation des Sekundärströmungssystems 33 gegenüber der Umgebung stellt sicher, dass nur Sauerstoff in den Turbinenabschnitt 28 durch den maschinenexternen Verdichter 14 und den Hilfsverdichter 36 über die Kopfenden 37 und 38 der Brennkammern 34 und 35 eintritt. Für einen Fall mit nahezu vollständiger Verbrennung ist der Turbinenabschnitt 28, und im weiteren Sinne der Verdichterabschnitt 20 sowie die Extraktion zu dem Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70, von Sauerstoff isoliert. Gemäß diesem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform ist Sauerstoff in der Extraktion bei weniger als 2 Volumen-% vorhanden. Gemäß dem beispielhaften Aspekt wird das Abgas bei einem 1:2-Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoffmonoxid gehalten. Auf diese Weise wird Sauerstoff durch den CO-Katalysator 75, der in dem Wärmeaustauschelement 74 enthalten ist, auf noch geringere Anteile reduziert.
  • Das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70 scheidet einen ersten Fluidstrom, der Kohlenstoffdioxid (CO2) enthält, und einen zweiten Fluidstrom, der Stickstoff (N2), Argon (Ar) sowie verschiedene weitere Bestandteile, die ursprünglich in der im Wesentlichen sauerstofffreien Fluidströmung mitgeführt werden, aus einem Anteil einer das Gasturbinenmaschinensystem 4 passierenden Fluidströmung ab. Gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform wird die im Wesentlichen sauerstofffreie Fluidströmung aus jedem Kopfende 37, 38 der Brennkammern 34 und 35 extrahiert. Gemäß einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform wird die Fluidströmung bei oder in der Nähe des Verdichterauslasses 22 extrahiert. Unabhängig von der Extraktionsstelle wird CO2 von dem Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70 durch ein Verdichtungselement 80 geleitet, das eine Zwischenkühlung enthalten kann, um komprimiertes CO2 zu bilden. Das komprimierte CO2 kann in Ölgewinnungsprozessen, zur Kohlensäureanreicherung von Getränken oder in jedem sonstigen Prozess genutzt werden, der komprimiertes CO2 verwendet. Das N2, Ar und die verschiedenen weiteren Bestandteile werden durch eine Reihe von Kompressionselementen 83–85 geleitet. Die Kompressionselemente 83–85 ergeben mehrere Kompressionsstufen, die verwendet werden, um eine gewünschte Temperatur des N2, Ar und der verschiedenen weiteren Bestandteile an einem Auslass des Verdichters 85, beispielsweise durch den Einsatz einer Zwischenkühlung, hervorzubringen.
  • Das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70 ist mit dem Gasturbinenmaschinensystem 4 über ein Drossel- und Regelventil 90 strömungsmäßig verbunden, das stromaufwärts von dem Wärmeaustauschelement 74 positioniert ist. Das Drossel- und Regelventil 90 wird wahlweise zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung positioniert, um die Fluidströmung aus dem Gasturbinenmaschinensystem 4 zu dem Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70 zu liefern. In dem Falle, dass das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem gesperrt wird oder das Ventil 90 geschlossen wird, enthält das CCPP 2 ein Ventil, wie beispielsweise ein Abblasventil 92 und ein Turbinenbypassventil 94. Das Turbinenbypassventil 94 ist mit einer Bypassleitung 100 strömungsmäßig verbunden, die sich zwischen der Leitung 72 stromaufwärts von dem Drossel- und Regelventil 90 und dem HRSG 10 erstreckt. Ein Umgehen des Turbinenabschnitts 28 stellt sicher, dass die Fluidströmung keine negative Auswirkung auf die vollständige Verbrennung erzielt und somit das CCPP 2 von einem stöchiometrischen Betrieb weg verlagert. Bei dieser Einrichtung öffnet das Abblasventil 92 in dem Fall, dass das Regelventil 90 und/oder das Turbinenbypassventil 94 ausfällt/ausfallen, um das Kohlenstoffdioxid-Extraktionssystem 70 daran zu hindern, mit zu hohem Druck beaufschlagt zu werden, was ein Pumpen an dem Verdichterabschnitt 20 bewirken kann. Falls das Turbinenbypassventil 94 geöffnet und das Regelventil 90 geschlossen ist, wenn z. B. die Gasturbinenmaschine 4 bei 100% Abgasströmung arbeitet, würde das mit dem Abgasabschnitt 11 des HRSGs 10 strömungsmäßig verbundene Abblasventil 12 öffnen, um jeden Überdruckzustand innerhalb des EGR-Kreislaufs 43 zu verhindern.
  • Es wird nun auf 2 Bezug genommen, in der gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den jeweiligen Ansichten darstellen, um ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 120 gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform zu beschreiben. Das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 21 enthält ein Kompressionselement 125, das mit einer Kühleinrichtung 129 strömungsmäßig verbunden ist, die eine Temperatur der von dem Gasturbinenmaschinensystem 4 weiterströmenden Fluidströmung weiter verringert. Die Kühleinrichtung 129 ist mit einem Regenerator oder regenerativen Wärmetauscher 133 strömungsmäßig verbunden, der eine Temperatur des Fluids auf zwischen etwa 25°F (–3,89°C) und etwa –153°F (–102,78°C) verringert. Der Regenerator 133 gibt das Fluid in ein Expansionselement 137 aus, das die Temperatur des Fluids auf ungefähr –200°F (–128,89°C) weiter reduziert, wobei sich das Fluid an diesem Punkt in zwei Ströme, einen nicht gasförmigen CO2-Strom und einen gasförmigen N2/Ar-Strom, aufteilt. Die zwei getrennten Fluidströme (die nicht gesondert gekennzeichnet sind) kehren zu dem Regenerator 133 zurück, um durch die Strömung durch den Regenerator 133 aus der Kühleinrichtung 129 zu dem Expansionselement 137 erwärmt zu werden. Hier gibt der Regenerator 133 das Fluid in Form von zwei gesonderten Gasströmen, einschließlich eines CO2-Gasstroms und eines N2/Ar-Gasstroms mit möglicherweise verschiedenen weiteren Bestandteilen, aus. Der Ca2-Gasstrom wird zu dem Kompressionselement 80 weitergeleitet, während der N2/Ar-Gasstrom durch die Kompressionselemente 83–85 strömt, wo eine Zwischenkühlung angewandt werden kann oder nicht.
  • Bei dieser Einrichtung erzeugt das CCPP gemäß der beispielhaften Ausführungsform nicht nur weniger Abgasemissionen aufgrund des stöchiometrischen Betriebs, sondern liefert auch Gasströme mit komprimiertem CO2 und N2/Ar, die in verschiedenen Industrien genutzt werden können. In dem Fall einer Ölsammlung liefert das CCPP jedes komprimierte CO2 und N2, das zur Ölgewinnung erforderlich ist. Somit liefert das CCPP nicht nur die für ein Ölfeld notwendige Leistung, sondern beseitigt auch die Notwendigkeit einer zusätzlichen CO2- und N2-Sammlung und/oder -Speicherung.
  • Während die Erfindung im Einzelnen in Verbindung mit lediglich einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte ohne weiteres verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um viele beliebige Veränderungen, Modifizierungen, Ersetzungen oder äquivalente Anordnungen aufzunehmen, die hier vorstehend nicht beschrieben sind, die jedoch dem Rahmen und Umfang der Erfindung entsprechen. Außerdem ist es zu verstehen, dass, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, Aspekte der Erfindung lediglich einige von den beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Demgemäß ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.
  • Ein Kombikraftwerk 2 enthält einen Verdichterabschnitt 20, der einen Verdichtereinlass 21 und einen Verdichterauslass 22 enthält, und einen Turbinenabschnitt 28, der mit dem Verdichterabschnitt 20 betriebsmäßig verbunden ist. Der Turbinenabschnitt 28 enthält einen Turbineneinlass 29 und einen Turbinenauslass 30. Ein Abhitzedampferzeuger (HRSG) 10 ist mit dem Turbinenauslass 30 strömungsmäßig verbunden. Eine Brennkammer 34, 35 enthält ein Kopfende 37, 38 und einen Brennkammerauslass 40, 41. Das Kopfende 37, 38 ist mit dem Verdichterauslass 22 strömungsmäßig verbunden, und der Brennkammerauslass 40, 41 ist mit dem Turbineneinlass 29 strömungsmäßig verbunden. Ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70, 120 ist mit einem von dem Verdichterauslass 22 und dem Kopfende 37, 38 der Brennkammer 34, 35 strömungsmäßig verbunden. Das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem 70, 120 ist konfiguriert und angeordnet, um ein erstes Fluid, das Kohlenstoffdioxid aufweist, und ein zweites Fluid aus einer im Wesentlichen sauerstofffreien Fluidströmung zu entnehmen, die von dem einen von dem Verdichterauslass 22 und dem Kopfende 37, 38 der Brennkammer 34, 35 weitergeleitet wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Kombikraftwerk
    4
    Gasturbinenmaschinensystem
    6
    Dampfturbinenmaschinensystem
    10
    Abhitzedampferzeuger (HRSG)
    12
    Generator
    20
    Verdichterabschnitt
    21
    Verdichtereinlass
    22
    Verdichterauslass
    28
    Turbinenabschnitt
    29
    Turbineneinlass
    30
    Turbinenauslass
    32, 60, 62
    Welle
    34, 35
    Brennkammer
    37, 38
    Kopfende (34) (35)
    40, 41
    Brennkammerauslass (34) (35)
    45
    Abgasrückführungssystem (EGR)
    54
    erster Dampfverdichterabschnitt
    55
    zweiter Dampfverdichterabschnitt
    57
    Dampfturbinenabschnitt
    70, 120
    Kohlenstoffsammel-/-abscheidesystem
    74
    Wärmeaustauschelement
    80, 83, 84, 85, 125
    Kompressionselement
    90
    Drossel-/Regelventil
    94
    Abblas-/Turbinenbypassventil
    129
    Kühleinrichtung
    133
    Regenerator
    137
    Expansionselement

Claims (10)

  1. Kombikraftwerk (2), das aufweist: einen Verdichterabschnitt (20), der einen Verdichtereinlass (21) und einen Verdichterauslass (22) enthält; einen Turbinenabschnitt (28), der mit dem Verdichterabschnitt (20) betriebsmäßig verbunden ist, wobei der Turbinenabschnitt (28) einen Turbineneinlass (29) und einen Turbinenauslass (30) enthält; einen Abhitzedampferzeuger (HRSG) (10), der mit dem Turbinenauslass (30) strömungsmäßig verbunden ist; eine Brennkammer (34, 35), die ein Kopfende (37, 38) und einen Brennkammerauslass (40, 41) enthält, wobei das Kopfende (37, 38) mit dem Verdichterauslass (22) strömungsmäßig verbunden ist und der Brennkammerauslass (40, 41) mit dem Turbineneinlass (29) strömungsmäßig verbunden ist; und ein Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem (70, 120), das mit wenigstens einem von dem Verdichterauslass (22) und dem Kopfende (37, 38) der Brennkammer (34, 35) strömungsmäßig verbunden ist, wobei das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem (70, 120) konfiguriert und angeordnet ist, um ein erstes Fluid, das Kohlenstoffdioxid aufweist, und ein zweites Fluid aus einer im Wesentlichen sauerstofffreien Fluidströmung zu entnehmen, die von dem wenigstens einen von dem Verdichterauslass (22) und dem Kopfende (37, 38) der Brennkammer (34, 35) weitergeleitet wird.
  2. Kombikraftwerk (2) nach Anspruch 1, wobei das zweite Fluid Stickstoff aufweist.
  3. Kombikraftwerk (2) nach Anspruch 1, wobei das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem (70, 120) ein Kompressionselement (80, 83, 84, 85, 125) enthält, das mit einem Expansionselement (137) strömungsmäßig verbunden ist.
  4. Kombikraftwerk (2) nach Anspruch 1, das ferner aufweist: ein Wärmeaustauschelement (74), das zwischen dem wenigstens einen von dem Verdichterauslass (22) und dem Kopfende (37, 38) der Brennkammer (34, 35) und dem Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem (70, 120) strömungsmäßig angeschlossen ist.
  5. Kombikraftwerk (2) nach Anspruch 4, das ferner aufweist: ein Drossel- und Regelventil (90), das zwischen dem wenigstens einen von dem Verdichterauslass (22) und dem Kopfende (37, 38) der Brennkammer (34, 35) und dem Wärmeaustauschelement (74) strömungsmäßig angeschlossen ist.
  6. Kombikraftwerk (2) nach Anspruch 5, das ferner aufweist: ein Turbinenbypassventil (94), das mit dem HRSG (10) strömungsmäßig verbunden ist.
  7. Kombikraftwerk (2) nach Anspruch 6, das ferner aufweist: ein Abblasventil (94), das zwischen dem Turbinenbypassventil (94) und dem wenigstens einen von dem Verdichterauslass (22) und dem Kopfende (37, 38) der Brennkammer (34, 35) angeschlossen ist.
  8. Kombikraftwerk (2) nach Anspruch 1, das ferner aufweist: ein Abblas-Entlüftungsventil (94), das an einem Abgasabschnitt des HRSGs (10) angeordnet ist.
  9. Kombikraftwerk (2) nach Anspruch 1, wobei das Kohlenstoffdioxid-Sammelsystem (70, 120) mit dem Kopfende (37, 38) der Brennkammer (34, 35) strömungsmäßig verbunden ist.
  10. Kombikraftwerk (2) nach Anspruch 1, das ferner aufweist: ein Abgasrückführungssystem (45), das zwischen dem HRSG (10) und dem Verdichtereinlass (21) strömungsmäßig angeschlossen ist.
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