DE102011115363A1

DE102011115363A1 - Kraftwerk und Verfahren für seinen Betrieb

Info

Publication number: DE102011115363A1
Application number: DE102011115363A
Authority: DE
Inventors: Stefan Rofka; Felix GÜTHE; Frank Sander; Eribert Benz; Dragan Stankovic
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: Ansaldo Energia IP UK Ltd
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: DE102011115363B4; US20120090327A1; US9500127B2; JP2012087793A; JP5999886B2; EP2444631A1

Abstract

Das Kraftwerk enthält eine Gasturbineneinheit (1), deren Rauchgase (8) einem Ableiter (11) zugeführt werden, wo sie in eine rückgeführte Strömung (12) und eine abgeführte Strömung (13) aufgeteilt werden. Die rückgeführte Strömung (12) wird einem Mischer (16) zusammen mit Frischluft (7) zugeführt, um ein Gemisch (6) zu bilden, das der Gasturbineneinheit (1) zugeführt wird. Die Gasturbineneinheit (1) enthält eine Brennkammer (3, 3a, 3b), in der ein Brennstoff (27) zusammen mit dem Gemisch (6) verbrannt wird. Es wird eine Steuereinheit (30) bereitgestellt, die mit einer Information bezüglich des C2+- und/oder H₂-Gehalts des Brennstoffs beliefert wird, und sie ist mindestens mit dem Ableiter (11) verbunden, um ihn anzutreiben und den Massendurchsatz der rückgeführten Strömung (12) in Bezug auf den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs (27) Online zu regeln.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftwerk und auf ein Verfahren für seinen Betrieb.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
WO 2010/072710 (1) offenbart ein Kraftwerk mit einer Gasturbineneinheit 1, die einen Verdichter 2, eine Brennkammer 3 und eine Turbine 4 enthält.
Ein aus der Umgebung kommende Frischluft 7 enthaltendes Gemisch 6 wird dem Verdichter 2 zugeführt, und Rauchgase 8 (die von der Verbrennung des Gemischs 6 mit einem Brennstoff innerhalb der Brennkammer 3 stammen) treten aus der Turbine 4 aus.
Diese Rauchgase 8 (die typischerweise eine hohe Temperatur haben) werden einem Kessel mit Zwischenüberhitzung 9 einer Dampfturbineneinheit 10 zugeführt; innerhalb des Kessels 9 übertragen die Rauchgase 8 Hitze zu Wasser der Dampfeinheit 10.
Vom Kessel 9 werden die Rauchgase 8 in einen Ableiter 11 geliefert, um in eine rückgeführte Strömung 12 und eine abgeführte Strömung 13 aufgeteilt zu werden.
Die rückgeführte Strömung 12 wird in einem Kühler 14 gekühlt und über einen Lüfter 15 in einen Mischer 16 geliefert, um mit der Frischluft 7 gemischt zu werden und das Gemisch 6 zu bilden, das dem Verdichter 2 zugeführt wird.
Die abgeführte Strömung 13 wird in einem Kühler 19 gekühlt und dann über einen Lüfter 20 einer CO₂-Auffangeinheit 21 zugeführt, um dann über 22 in die Atmosphäre abgeführt zu werden; dagegen wird das in der CO₂-Auffangeinheit 21 aufgefangene CO₂ in 24 gespeichert.
Während des Betriebs ist es einerseits vorteilhaft, über eine große rückgeführte Strömung 12 zu verfügen, da dies die abgeführte Strömung 13 reduziert und die CO₂-Konzentration der abgeführten Strömung erhöht und daher die Kraftwerk- und Betriebskosten reduziert (insbesondere bezüglich der CO₂-Auffangeinheit 21); andererseits ist es vorteilhaft, über eine geringe rückgeführte Strömung 12 zu verfügen, da dies den Sauerstoffgehalt in der Brennkammer 3 erhöht und die Verbrennung verbessert.
Daher wird die Menge an rückgeführter Strömung durch einen Optimierungsprozess bestimmt, der diese gegensätzlichen Bedürfnisse ausgleicht.
Es ist bekannt, dass die Brennkammer 3 der Gasturbineneinheit 1 eine Vielzahl von Mischvorrichtungen 25 hat, die mit einer Brennvorrichtung 26 verbunden sind.
Der Brennstoff 27 wird so in die Mischvorrichtungen 25 injiziert, dass er sich mit dem Rauchgas/Frischluft-Gemisch 6 vermischt, um dann zu verbrennen.
Es ist klar, dass die Brennkammern 3 (d. h. ihre Mischvorrichtungen 25 und die Brennvorrichtung 26) so ausgelegt sein müssen, dass bei den Auslegungs-Betriebsbedingungen (die zum Beispiel den Massendurchsatz der rückgeführten Strömung, die Brennstoffzusammensetzung, die Temperatur enthalten) ein Auslegungsbrennstoff nur brennt, wenn er sich aus den Mischvorrichtungen 25 heraus bewegt und in die Brennvorrichtung 26 eintritt, da die Verbrennung in den Mischvorrichtungen 25 (der so genannte Flammenrückschlag) für die Lebensdauer der Brennkammer sehr nachteilig ist.
Aus diesem Grund kann, wenn die Brennkammer 3 ausgelegt ist, um mit einem bestimmten Brennstoff unter bestimmten Bedingungen zu arbeiten, eine Änderung des Brennstoffs nicht möglich sein oder eine Änderung der Betriebsbedingungen und ihre Anpassung an die Merkmale des tatsächlich verwendeten Brennstoffs erfordern.
Typischerweise sind Brennkammern für einen Betrieb mit einem gasförmigen Brennstoff ausgelegt (typischerweise ein ”Standard”-Naturgas, d. h. ein Naturgas einer bestimmten Zusammensetzung), der bestimmte Merkmale hat.
Trotzdem ist es im Betrieb oft notwendig, von dem Brennstoff, der die Auslegungsmerkmale hat, zu einem anderen Brennstoff zu wechseln, der andere Merkmale hat.
Wenn einer dieser Brennstoffe eine hohe oder sehr hohe Reaktivität hat, kann er sofort nach seiner Injektion in die Mischvorrichtung zu brennen beginnen (d. h. bevor er in die Brennvorrichtung eintritt), was einen Flammenrückschlag verursacht.
Zum Beispiel ist Naturgas ein Gasgemisch, das Methan (CH₄), Ethan (C₂H₆), Propan (C₃H₈), Butan (C₄H₁₀) usw. und in manchen Fällen auch H₂ enthält.
Der Gehalt an Ethan (C₂H₆) + Propan (C₃H₈) + Butan (C₄H₁₀) + usw. definiert den C2+ (üblicherweise in Molanteil), in anderen Worten, der C2+-Gehalt ist der Molanteil einer höheren Art von Alkanen innerhalb des Brennstoffs (gasförmiger Brennstoff).
Wenn die Zusammensetzung des Naturgases variiert (zum Beispiel die Menge an C2+ und/oder H₂ nimmt im Vergleich zum Standard-Naturgas zu), variiert auch seine Reaktivität und kann stark zunehmen.
In diesen Fällen würde beim Wechseln vom Standard-Naturgas zu einem hochreaktiven Gas die einfache Änderung des Brennstoffs dazu führen, dass der neue Brennstoff in den Mischvorrichtungen 25 anstatt in der Brennvorrichtung 26 zu brennen beginnen würde (Flammenrückschlag).
Um dies zu verhindern, werden traditionell die Brennkammern 3 bei einer niedrigeren Temperatur betrieben (d. h. die Flammentemperatur wird reduziert), so dass die Reaktivität (die von einer Anzahl von Faktoren und auch von der Temperatur abhängt) auf einen Wert abnimmt, der es dem Brennstoff ermöglicht, sich korrekt zu mischen, durch die ganzen Mischvorrichtungen 25 zu gehen und in die Brennvorrichtung 26 einzutreten, bevor er zu brennen beginnt.
Zusätzlich, auch wenn kein Brennstoffwechsel vorgesehen ist, können in manchen Fällen die Merkmale des verwendeten Brennstoffs während des Betriebs variieren; zum Beispiel kann, wenn Naturgas verwendet wird, sein C2+- und/oder H₂-Gehalt (und folglich seine Reaktivität) während des Betriebs variieren.
Auch in diesem Fall wird, um einen korrekten Betrieb zu ermöglichen und eine Brennstoffverbrennung innerhalb der Mischvorrichtungen (Flammenrückschlag) zu verhindern, die Brennkammer traditionell mit einer niedrigeren Temperatur als die Auslegungstemperatur betrieben, um eine Sicherheitsmarge gegenüber dem Flammenrückschlag zu garantieren.
Es ist in jedem Fall klar, dass ein solcher Betrieb mit reduzierter Verbrennungstemperatur unausweichlich einen Verlust an Leistungsfähigkeit und eine Verringerung der Leistungen und Effizienz verursacht.
Zusätzlich, insbesondere wenn der H₂-Gehalt groß ist, wird der Brennstoff verdünnt (in manchen Fällen bis zu 50% oder mehr). Eine so starke Verdünnung kann zu Problemen im Brennstoffversorgungskreislauf (insbesondere Injektoren und Pumpen) führen, da die tatsächlich zu verarbeitende Strömung sehr viel größer ist als die Auslegungsströmung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das technische Ziel der vorliegenden Erfindung umfasst daher die Bereitstellung eines Kraftwerks und eines Verfahrens, die die oben erwähnten Probleme des Stands der Technik in Angriff nehmen.
Im Rahmen dieses technischen Ziels ist es ein Aspekt der Erfindung, ein Kraftwerk und ein Verfahren bereitzustellen, die den Betrieb einer Brennkammer unter Verwendung eines Brennstoffs mit einem anderen C2+- und/oder H₂-Gehalt als ein Bezugsbrennstoff (und somit einer höheren Reaktivität als eine Bezugsreaktivität) ermöglichen, ohne dass die Brennkammertemperatur reduziert werden muss, oder mit einem begrenzten Bedarf einer solchen Reduzierung, die die Leistungsfähigkeit und Effizienz des Kraftwerks negativ beeinflusst.
Es ist ein weiterer Aspekt der Erfindung, ein Kraftwerk und ein Verfahren bereitzustellen, die den Betrieb einer Brennkammer unter Verwendung eines Brennstoffs mit geringer oder gar keiner Verdünnung erlauben, vor allem für mit H₂ angereicherten Brennstoff.
Das technische Ziel, zusammen mit diesen und weiteren Aspekten, wird gemäß der Erfindung durch die Bereitstellung eines Kraftwerks gemäß den beiliegenden Ansprüchen erreicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen klarer aus der Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsform des Kraftwerks und des Verfahrens hervor, die durch ein nicht einschränkendes Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt wird, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines traditionellen Kraftwerks ist;
2 eine schematische Ansicht einer Brennkammer ist;
die 3 und 4 schematische Ansichten von Kraftwerken in zwei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung sind; und
5 Look-up-Tabellen zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Unter Bezug auf die Figuren zeigen diese ein Kraftwerk, das besonders geeignet ist, um mit Brennstoffen zu arbeiten, die unterschiedliche Merkmale haben, wie zum Beispiel einen unterschiedlichen C2+- und/oder H₂-Gehalt, die eine unterschiedliche Reaktivität bewirken. zusätzlich können die Merkmale und der C2+- und/oder H₂-Gehalt (und somit die Reaktivität) sich auch während des Betriebs ändern (d. h. ohne ein Abschalten des Kraftwerks). Aus Gründen der Klarheit bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Bauteile in den mehreren Ansichten.
Das Kraftwerk enthält eine Gasturbineneinheit 1, deren Rauchgase 8 vorzugsweise in einen Kessel mit Zwischenüberhitzung 9 einer Dampfturbineneinheit 10 geliefert und dann einem Ableiter 11 zugeführt werden, wo sie in eine rückgeführte Strömung 12 und eine abgeführte Strömung 13 aufgeteilt werden.
Die rückgeführte Strömung 12 geht durch einen Kühler 14 und einen Lüfter 15, um dann in einen Mischer 16 zusammen mit Frischluft 7 einzutreten, um ein Gemisch 6 zu bilden, das der Gasturbineneinheit 1 zugeführt wird.
Die abgeführte Strömung 13 wird über einen Kühler 19 und einen Lüfter 20 an eine CO₂-Auffangeinheit 21 geliefert und dann über 22 in die Umgebung abgeführt; das in der CO₂-Auffangeinheit 21 gesammelte CO₂ wird dann in 24 gespeichert.
Wie bekannt, enthält die Gasturbineneinheit 1 (3) einen Verdichter 2, dem das Gemisch 6 zugeführt wird, um verdichtet zu werden, eine Brennkammer 3, in der ein Brennstoff 27 (zum Beispiel Naturgas) in das verdichtete Gemisch 6 geliefert und verbrannt wird, und eine Turbine 4, in der die in der Brennkammer 3 erzeugten Rauchgase expandiert werden und mechanische Leistung gesammelt wird, zum Beispiel um einen elektrischen Generator 28 zu aktivieren.
Zusätzlich enthält die Gasturbineneinheit 1 eine Steuereinheit 30, die mit einer Information bezüglich des C2+- und/oder H₂-Gehalts des Brennstoffs versorgt wird und mit dem Ableiter 11 verbunden ist, um ihn anzutreiben und den Massendurchsatz der rückgeführten Strömung 12 bezüglich des C2+- und/oder H₂-Gehalts des Brennstoffs Online zu regeln.
Alternativ (4) weist das Kraftwerk die Gasturbineneinheit 1 mit einem Verdichter 2, einer ersten Brennkammer 3a und stromabwärts einer Hochdruckturbine 4a, einer zweiten Brennkammer 3b, der die teilweise in der Hochdruckturbine 4a expandierten Rauchgase zugeführt werden, und einer Niederdruckturbine 4b auf, der die in der zweiten Brennkammer 3b erzeugten Rauchgase zugeführt werden.
In dieser Ausführungsform, falls die erste und die zweite Brennkammer 3a, 3b mit dem gleichen Brennstoff versorgt werden, regelt die Steuereinheit 30 den Massendurchsatz der rückgeführten Strömung 12 in Bezug auf den C2+- und/oder H₂-Gehalt dieses Brennstoffs.
Wenn die zur Versorgung der Brennkammern 3a, 3b verwendeten Brennstoffe unterschiedlich sind, kann die Steuereinheit 30 den C2+- und/oder H₂-Gehalt des entweder in die erste oder die zweite Brennkammer 3a, 3b gelieferten Brennstoffs als Bezug nehmen, um den Massendurchsatz der rückgeführten Strömungsmasse 12 zu regeln; im Allgemeinen muss der C2+- und/oder H₂-Gehalt (also die Reaktivität) beider Brennstoffe überwacht werden.
In einer ersten Ausführungsform kann die den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs betreffende Information an die Steuereinheit 30 geliefert werden, wenn die Verwendung eines bestimmten Brennstoffs beginnt. Dies ist besonders nützlich, wenn die Brennstoffzusammensetzung konstant oder im Wesentlichen konstant ist.
Alternativ werden in einer bevorzugten Ausführungsform Sensoren 31 zum fortlaufenden Online Messen des C2+- und/oder H₂-Gehalts des Brennstoffs bereitgestellt (dies kann zum Beispiel durch Chromatographie erhalten werden); diese Sensoren 31 sind mit der Steuereinheit 30 verbunden, die den Massendurchsatz der rückgeführten Strömung 12 fortlaufend Online regelt.
In diesem Zusammenhang kann die Steuereinheit 30 vorteilhafterweise einen Computer umfassen, der Look-up-Tabellen 33 (5) anwendet, die den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs FCC dem Rauchgasrückführverhältnis FGR zuordnen (wobei das Rauchgasrückführverhältnis das Verhältnis zwischen der rückgeführten Strömung 12 typischerweise stromabwärts vom Kühler 14 (wo Wasser kondensieren konnte) und den Rauchgasen 8 am Auslass der Gasturbineneinheit ist).
Insbesondere die Look-up-Tabelle 33 der 5 definiert die Beziehung zwischen dem FGR (Rauchgasrückführverhältnis) und dem FCC (Brennstoff C2+-Gehalt) für verschiedene Temperaturen am Brennkammerauslass, d. h. Werte A ... zeigen die Betriebstemperatur (entweder als Absolutwert oder als Differenzwert bezüglich der Temperatur, wenn die Brennkammer mit einem Bezugsbrennstoff arbeitet) für einen gegebenen FCC und ein gegebenes FGR an; wenn so zum Beispiel ein Brennstoff mit einem C2+-Gehalt zwischen 10–15 Mol% verwendet wird, kann die Gasturbineneinheit mit der Brennkammer auf einer Temperatur C oder H oder M oder R oder W oder AB gemäß dem aktuellen FGR betrieben werden. Ähnliche Look-up-Tabellen können auch für den Fall erstellt werden, dass der H₂-Gehalt überwacht werden soll, oder auch, wenn der C2+- und der H₂-Gehalt gleichzeitig überwacht werden sollen.
Der Betrieb des Kraftwerks geht aus der Beschreibung und den Darstellungen hervor und ist im Wesentlichen wie folgt (unter Bezug auf 3 ist der Betrieb des Kraftwerks der 4 offensichtlich und wird daher nicht im Einzelnen beschrieben).
Das Gemisch 6 wird an den Gasturbinen-Verdichter 2 geliefert, mit Brennstoff gemischt und in der Brennkammer 3 verbrannt; die Rauchgase werden dann in der Turbine 4 expandiert.
Die Sensoren 31 messen fortlaufend den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs (typischerweise Naturgas) und liefern diese Information an die Steuereinheit 30; auf der Basis dieser Information bestimmt die Steuereinheit 30 das korrekte FGR für diesen bestimmten Brennstoff, der diesen bestimmten C2+- und/oder H₂-Gehalt hat (zum Beispiel unter Verwendung der Look-up-Tabellen 33), und treibt den Ableiter 11 entsprechend an.
Da die Reaktivität von einer Anzahl verschiedener Faktoren wie Brennstofftemperatur und -zusammensetzung (d. h. C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs), Sauerstoffkonzentration usw. abhängt, ermöglicht die Steuerung des FGR (und somit des Sauerstoffgehalts im Gemisch 6, da je hoher das FGR, desto höher ist der CO₂ und desto niedriger ist der O₂ im Gemisch 6) auf der Basis des C2+- und/oder H₂-Gehalts im Brennstoff auch die Steuerung und Einstellung der Brennstoff-Reaktivität, um jede Gefahr eines Flammenrückschlags zu vermeiden, selbst wenn der C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs hoch oder sehr hoch ist.
Da die Gefahr des Flammenrückschlags reduziert ist, kann zusätzlich die Verdünnung (insbesondere in dem Fall, in dem der H₂-Gehalt hoch ist) reduziert oder auch verhindert werden.
Es sind verschiedene Betriebsarten möglich.
In einer ersten Betriebsart kann das FGR so geregelt werden, dass die Temperatur am Brennkammerauslass die gleiche ist wie die Temperatur, wenn der als Bezug für die Auslegung der Brennkammer verwendete Brennstoff verwendet wird (Auslegungstemperatur, Betrieb erfolgt bei Auslegungsbrennkammer-Auslasstemperatur).
In diesem Fall kann das Kraftwerk mit einem Brennstoff betrieben werden, der einen hohen C2+- und/oder H₂-Gehalt hat (höher als der C2+- und/oder H₂-Auslegungsgehalt), ohne die Temperatur am Brennkammerauslass zu reduzieren; daher werden Leistungsfähigkeit und Leistungen nicht reduziert, weil ein Brennstoff mit einem hohen C2+- und/oder H₂-Gehalt verwendet wird.
Alternativ kann die Temperatur am Brennkammerauslass auch bezüglich der Temperatur mit dem Bezugsbrennstoff erhöht werden.
In diesem Fall verursacht der Temperaturanstieg einen Anstieg der Reaktivität, der durch eine reduzierte Sauerstoffkonzentration (die eine Abnahme der Reaktivität verursacht), in der Verbrennerzone, in der der Brennstoff untergebracht ist, kompensiert wird, die ihrerseits durch Erhöhung des FGR erhalten wird.
Wenn das Kraftwerk eine Gasturbineneinheit mit einer ersten und einer zweiten Brennkammer 3a, 3b hat, in die die Rauchgase von der ersten Brennkammer geliefert werden, sind die beschriebenen Regelungen im Wesentlichen die gleichen.
Insbesondere, wenn verschiedene Brennstoffe an die erste und die zweite Brennkammer 3a, 3b geliefert werden, muss der C2+- und/oder H₂-Gehalt der beiden Brennstoffe überwacht und das FGR auf der Basis der Tatsache geregelt werden, dass der Brennstoff eine größere Gefahr eines Flammenrückschlags verursacht (auch in Verbindung mit den Merkmalen der verschiedenen Brennkammern 3a, 3b).
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren für den Betrieb eines Kraftwerks.
Das Verfahren enthält das Online Regeln des Massendurchsatzes der rückgeführten Strömung 12 bezogen auf den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs 27 (vorzugsweise Naturgas).
Insbesondere wird der C2+- und/oder H₂-Gehalt der Brennstoffe fortlaufend Online gemessen (zum Beispiel durch Chromatographie), und der Massendurchsatz der rückgeführten Strömung 12 wird entsprechend fortlaufend Online geregelt.
Vorteilhafterweise wird der Massendurchsatz der rückgeführten Strömung 12 erhöht, wenn der C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs zunimmt, und wird verringert, wenn der C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs abnimmt.
Zusätzlich kann zusammen mit dem Massendurchsatz der rückgeführten Strömung 12 auch die Temperatur am Brennkammerauslass geregelt werden; zum Beispiel kann diese Temperatur erhöht und/oder konstant gehalten werden, wenn der C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs variiert.
Vorzugsweise, wenn die Gasturbine eine Gasturbine mit Zwischenüberhitzung ist und somit einen Verdichter 2, eine erste Brennkammer 3a, eine Hochdruckturbine 4a, eine zweite Brennkammer 3b, der die teilweise expandierten Rauchgase, die immer noch Sauerstoff enthalten, von der ersten Turbine 4a zugeführt werden, und eine Niederdruckturbine 4b enthält, wird der Massendurchsatz der rückgeführten Strömung 12 in Bezug auf den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs geregelt, der in die zweite Brennkammer 3b geliefert wird.
Wenn die Flammentemperatur geregelt und insbesondere reduziert werden muss, wird zusätzlich die Flammentemperatur der ersten Brennkammer vorzugsweise anstelle der Flammentemperatur der zweiten Brennkammer reduziert; dies ermöglicht eine geringere Reduzierung der Leistungsfähigkeit.
Selbstverständlich können die beschriebenen Merkmale voneinander unabhängig geliefert werden.
In der Praxis können die verwendeten Werkstoffe und die Abmessungen gemäß den Erfordernissen und dem Stand der Technik nach Belieben gewählt werden.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbineneinheit
2: Verdichter von 1
3, 3a, 3b: Brennkammer von 1
4, 4a, 4b: Turbine von 1
6: Gemisch
7: Frischluft
8: Rauchgase
9: Kessel mit Zwischenüberhitzung von 10
10: Dampfturbineneinheit
11: Ableiter
12: rückgeführte Strömung
13: abgeführte Strömung
14: Kühler
15: Lüfter
16: Mischer
19: Kühler
20: Lüfter
21: CO₂-Auffangeinheit
22: Abführung in die Atmosphäre
24: CO₂-Speicherung
25: Mischvorrichtungen
26: Brennvorrichtung
27: Brennstoff
28: elektrischer Generator
30: Steuereinheit
31: Sensor
33: Look-up-Tabellen
FCC: C2+-Gehalt im Brennstoff
FGR: Rauchgasrückführungsverhältnis

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 2010/072710 [0002]

Claims

Verfahren für den Betrieb eines Kraftwerks, das eine Gasturbineneinheit (1) enthält, deren Rauchgase (8) einem Ableiter (11) zugeführt werden, wo sie in eine rückgeführte Strömung (12) und in eine abgeführte Strömung (13) aufgeteilt werden, wobei die rückgeführte Strömung (12) einem Mischer (16) zusammen mit Frischluft (7) zugeführt wird, um ein Gemisch (6) zu bilden, das der Gasturbineneinheit (1) zugeführt wird, wobei die Gasturbineneinheit (1) mindestens eine Brennkammer (3, 3a, 3b) enthält, in der ein Brennstoff (27) zusammen mit dem Gemisch (6) verbrannt wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch eine Online Regelung des Massendurchsatzes der rückgeführten Strömung (12) bezogen auf den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs (27).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs (27) fortlaufend Online gemessen wird, und der Massendurchsatz der rückgeführten Strömung (12) dementsprechend fortlaufend Online geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Massendurchsatz der rückgeführten Strömung (12) erhöht wird, wenn der C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs (27) zunimmt, und verringert wird, wenn der C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs (27) abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, zusammen mit dem Massendurchsatz der rückgeführten Strömung (12), auch die Rauchgastemperatur am Brennkammerauslass geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur am Brennkammerauslass erhöht und/oder konstant gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbineneinheit (1) eine erste Brennkammer (3a) und stromabwärts eine Hochdruckturbine (4a), eine zweite Brennkammer (3b), der die teilweise in der Hochdruckturbine (4a) expandierten Rauchgase zugeführt werden, und eine Niederdruckturbine (4b) enthält, der die Rauchgase zugeführt werden, die in der zweiten Brennkammer (3b) erzeugt werden, wobei der Massendurchsatz der rückgeführten Strömung (12) in Bezug auf den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs geregelt wird, der in die zweite Brennkammer (3b) geliefert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauchgase (8), ehe sie vom Ableiter (11) geteilt werden, in einen Kessel mit Zwischenüberhitzung (9) einer Dampfturbineneinheit (10) geliefert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeführte Strömung (13) einer CO₂-Auffangeinheit (21) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff (27) Naturgas ist.
Kraftwerk, das eine Gasturbineneinheit (1) enthält, deren Rauchgase (8) einem Ableiter (11) zugeführt werden, wo sie in eine rückgeführte Strömung (12) und eine abgeführte Strömung (13) aufgeteilt werden, wobei die rückgeführte Strömung (12) einem Mischer (16) zusammen mit Frischluft (7) zugeführt wird, um ein Gemisch (6) zu bilden, das der Gasturbineneinheit (1) zugeführt wird, wobei die Gasturbineneinheit (1) mindestens eine Brennkammer (3, 3a, 3b) enthält, in der ein Brennstoff (27) zusammen mit dem Gemisch (6) verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuereinheit (30) enthält, der eine Information betreffend den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs geliefert wird und die mit mindestens dem Ableiter (11) verbunden ist, um ihn anzutreiben und den Massendurchsatz der rückgeführten Strömung (12) in Bezug auf den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs (27) Online zu regeln.
Kraftwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (31) zum fortlaufenden Online Messen des C2+- und/oder H₂-Gehalts des Brennstoffs (27) vorgesehen werden, die mit der Steuereinheit (30) verbunden sind, wobei die Steuereinheit (30) dementsprechend den Massendurchsatz der rückgeführten Strömung (12) fortlaufend Online regelt.
Kraftwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) einen Computer enthält, der Look-up-Tabellen (33) anwendet, die den C2+- und/oder H₂-Gehalt des Brennstoffs (FCC) dem Rauchgasrückführungsverhältnis (FGR) zuordnen.
Kraftwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbineneinheit (1) eine erste Brennkammer (3a) und stromabwärts eine Hochdruckturbine (4a), eine zweite Brennkammer (3b), der die teilweise in der Hochdruckturbine (4a) expandierten Rauchgase zugeführt werden, und eine Niederdruckturbine (4b) enthält, der die in der zweiten Brennkammer (3b) erzeugten Rauchgase zugeführt werden, wobei die Steuereinheit (30) den Massendurchsatz der rückgeführten Strömung (12) in Bezug auf den C2+- und/oder H₂-Gehalt des in die zweite Brennkammer (3b) gelieferten Brennstoffs (27) regelt.
Kraftwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Gasturbineneinheit (1) abgeführten Rauchgase in einen Kessel mit Zwischenüberhitzung (9) einer Dampfturbineneinheit (10) geliefert werden.
Kraftwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeführte Strömung (13) in eine CO₂-Auffangeinheit (21) geliefert wird.