DE3031923A1 - Integriertes kohlegefeuertes gasturbinen-kraftwerk - Google Patents
Integriertes kohlegefeuertes gasturbinen-kraftwerkInfo
- Publication number
- DE3031923A1 DE3031923A1 DE19803031923 DE3031923A DE3031923A1 DE 3031923 A1 DE3031923 A1 DE 3031923A1 DE 19803031923 DE19803031923 DE 19803031923 DE 3031923 A DE3031923 A DE 3031923A DE 3031923 A1 DE3031923 A1 DE 3031923A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- combustion system
- gas
- coal combustion
- coal
- expansion turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 43
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 39
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 45
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 2
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/205—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products in a fluidised-bed combustor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
Integriertes kohlegefeuertes .Gasturbinen-Kraftwerk
Die Erfindung bezieht sich auf ein integriertes kohlegefeuertes Gasturbinen-Kraftwerk und insbesondere auf auf ein integriertes
Kraftwerk, das einen Hydraulikkompressor-Gasturbinen-Verbundzyklus verwendet.
Integrierte kohlegefeuerte Gasturbinen-Kraftwerke sind bekannt. Ein typisches integriertes Kraftwerk enthält ein Kohleverbrennungssystem,
in dem ein gasförmiges ausströmendes Mittel erzeugt wird, eine Expansionsturbine, die durch das gasförmige
ausströmende Mittel angetrieben wird, und einen Kompressor, der Druckluft für das Kohleverbrennungssystem liefert. Zusätzlich
können derartige Kraftwerke sekundäre Kreisläufe enthalten, in denen die in dem Abgas der Gasturbine enthaltene Abwärme in
einem Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators zur Dampferzeugung verwendet wird, um einen damit zusammenarbeitenden elektrischen
Dampfturbinengenerator anzutreiben. Ein derartiges Kraftwerk ist in der US-PS 4 150 953 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung liefert einen Vorteil gegenüber diesen üblichen Kraftwerken durch die Verwendung eines hydraulischen
Kompressors mit seinen begleitenden leistungsmäßigen Vorteilen in einem integrierten Kraftwerk. Zusätzlich zu einer Erhöhung
der Leistungsfähigkeit gestattet die Verwendung eines hydraulischen Kompressors, wie sie hier beschrieben wird, die vorteilhafte
Eliminierung des sekundären Dampfkreislaufes und des mechanischen Kompressors, der für übliche integrierte Kraftwerke
dieser Art typisch ist.
Bisher sind hydraulische Kompressoren vorwiegend in Luftversorungssystemen
für Minenarbeiten verwendet worden, jedoch kann ihre Verwendung in integrierten Kraftwerken mehrere wichtige
Vorteile gegenüber der Verwendung eines mechanischen Kompressors
130013/1248
in einem ähnlichen System herbeiführen. Insbesondere arbeiten hydraulische Kompressoren isothermisch, wodurch wesentlich
weniger Eingangsarbeit erforderlich ist als dies für das isentrope Verfahren eines mechanischen Kompressors der Fall sein
würde. Beispielsweise erfordert in einem idealen Verfahren eine isothermische Kompression typischerweise nur 70,7 % der Eingangsarbeit,
die zur Erzielung eines ähnlichen Kompressionswertes in einem isentropen Verfahren erforderlich ist, wenn es bei typischen
großen Gasturbinen-Druckverhältnissen (beispielsweise 10) arbeitet. Weiterhin ist der Wirkungsgrad eines tatsächlichen
mechanischen Kompressors etwa 84 % gegenüber den Wirkungsgraden von etwa 85 % für den hydraulischen Kompressor und etwa
9 2 % für eine zugehörige hydraulische Pumpe. Dies führt zu 24 % Nettoenergieeinsparungen für ein Gasturbinen-getriebenes hydraulisches
Pumpen/Hydraulikkompressorsystem (Wa ) im Vergleich zu einem Gasturbinen-getriebenen mechanischen Kompressorsystem
(Wa ), wie es aus der folgenden Zusammenstellung deutlich wird.
Wam ~ ÖT84 Waisentrop
h (0,92)(0,85) isothermisch
Wa isothermisch " °'707 WaisentroP
also: Wa, - 0,76 Wa
h ' m
Das isothermische Verfahren des Hydraulikkompressors sorgt auch für eine eine niedrige Temperatur aufweisende Wärmesenke, die
vorteilhafterweise in Verbindung mit der in dem Abgas einer Gasturbine enthaltenen Abwärme in einem integrierten Kraftwerkssystem verwendet werden kann. Diese Abwärme wird nicht einfach
der warmen Luft (etwa 34o°C) zugeführt, die aus einem üblichen Kompressor austritt, da dies zu einer ungenügend großen Wärmemenge
führen würde, die in dem Abgasstrom des Systems zurückbleiben würde. Beispielsweise könnte in einem derartigen System
das von der Turbine mit etwa 540 ^abgegebene Gas das System mit
130013/1248
etwa 370 C verlassen. Deshalb verwendeten integrierte Kraftwerke dieser Art üblicherweise kostspielige Dampfsenkungskreisläufe,
um mehr von dieser Gasturbinen-Abwärme zurückzugewinnen. Zusätzlich erforderten diese Senkungskreisläufe eine Dampfzufuhr
von dem damit zusammenarbeitenden Verbrennungssystem, um richtig zu arbeiten, was eine verminderte Wärmezufuhr für
die Gasturbine bedeutet.
Die relativ kalte (etwa 38 C) Druckluft, die von einem isothermischen
Hydraulikkompressor geliefert wird, gestattet eine größere Wärmerückgewinnung aus dem Gasturbinen-Abgas, was zu
Abgasen aus dem System führt, die vorwiegend durch die Schwefelsäurebildung in einer zugehörigen Rückgewinnungseinrichtung
bei etwa 150 C begrenzt sind. Somit ist das Erfordernis für ein Dampfsenkungskreislauf beseitigt. Infolgedessen sind auch
die Kapitalkostenelemente für den Dampfkreislauf und seine Wärmeübertragungskomponenten eliminiert. In ähnlicher Weise
sind die hohen Wartungskosten, die mit einem Dampfturbinenkreislauf verbunden sind, und auch diejenigen, die mit einem
mechanischen Kompressor verbunden sind, vermieden, denn das mechanisch einfache hydraulische Kompressorsystem enthält wenige
bewegte Teile. Darüber hinaus gestattet die Eliminierung des Dampfturbinen-Senkungskreislaufes durch die vorliegende
Erfindung, daß die gesamte Wärmeenergie in einem bestimmten Kohleverbrennungssystem zur Verfügung steht, um dem dabei entstehenden
gasförmigen ausströmenden Mittel zugeführt zu werden anstatt einer Dampfturbine, wie es bei den üblichen Änordungen
der Fall ist. (Es wird hingewiesen beispielsweise auf "Commercial Power Plant Design Devoloment for the Coal-Fired Combined
Cycle", ASME Publication 77-JPGC-GT-6, von J.R. Petersen und V.H. Lücke).
Schließlich kann die Verfügbarkeit von einer auf einer relativ niedrigen Temperatur befindlichen Druckluft, die aus dem isothermischen
Kompressionsprozeß eines hydraulischen Kompressorsystems resultiert, in der zuvor beschriebenen Weise nützlich
sein, um viele der betrieblichen Einschränkungen zu beseitigen,
130013/1248
die bei Gasturbinenvorgängen durch die Gegenwart von Verunreiniggungen
auf Kohlebasis auferlegt werden. Diese Verunreinigungen werden durch das gasförmige ausströmende Mittel mitgetragen,
das in eine Turbine von dem Kohleverbrennungssystem eines integrierten
Kraftwerkes eintritt. Insbesondere gehen Alkalimetalle wie Natrium und Kalium in ihre Dampfphase bei den Temperaturen
über, die typischerweise in einem Kohleverbrennungssystem auftreten.
Diese Alkaliverunreinigungen können anschließend auf Teilen der Turbine kondensieren, wodurch diese Turbinenteile
korrodieren, was eine entsprechende Verkürzung der Lebensdauer der Turbine zur Folge hat.
Es ist bekannt, daß die Geschwindigkeit des Alkalikorrosionsangriffes
stark temperaturabhängig von den Betriebstemperaturen einer Gasturbine ist, wobei die Geschwindigkeit der Korrosion
mit abnehmenden Temperaturen sinkt. Indem also die eine relativ niedrige Temperatur aufweisende Druckluft von einem Hydraulikkompressor
für die Turbinenkühlung verfügbar gemacht wird, kann die Metalltemperatur der betroffenen Turbinenteile gesenkt werden,
um dadurch die Korrosionsgeschwindigkeit in zulässige Grenzen zu senken. Weiterhin kann die relativ saubere, auf einer
niedrigen Temperatur befindliche Druckluft von einem Hydraulikkompressor auch in Reinigungssysteme für das gasförmige ausströmende
Mittel abgeleitet werden, die in den meisten Kohleverbrennungssystemen enthalten sind, um als ein Verdünnungsmittel zu
wirken und die Kondensation von Verunreinigungen in dem Reinigungssystem zu ermöglichen. Durch die Verwendung eines Hydraulikkompressors
werden also die Betriebsbedingungen der Gasturbine verbessert, was auch für die gesamte Leistungsfähigkeit des zugehörigen
integrierten Kraftwerkes gilt.
Die vorstehend genannten Vorteile sind in einem integrierten, kohlegefeuerten Kraftwerk erzielbar, das ein Kohleverbrennungssystem,
eine Expansionsturbine und eine Einrichtung zur Erzeugung von Druckluft enthält, die einen hydraulischen Kompressor aufweist.
Es wird auch ein Verfahren zur Ausnutzung von Kohle angegeben, wobei ein gasförmiges ausströmendes Mittel in einem
1 30013/1248
-8- 3P31923
Kohleverbrennungssystem erzeugt wird, das mit Druckluft von
einem Hydraulikkompressor versorgt wird. Die entstehende Gasströmung wird zu einer Expansionsturbine geleitet, um eine ausnutzbare
Energie zu erhalten. Zusätzlich wird Luft von dem Hydraulikkompressor vorteilhafterweise abgeleitet zur Turbinenkühlung
und zu Reinigungszwecken des gasförmigen ausströmenden Mittels.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen.
anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figuren 1 und 2 sind schematische Ansichten und stellen alternative
Ausführungsbeispiele der Einrichtung gemäß der Erfindung dar.
Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, ist eine Einrichtung zur Lieferung von Druckluft an ein Kohleverbrennungssystem
vorgesehen, das eine Einrichtung 3 zur Erzeugung eines gasförmigen ausströmenden Mittels in einem Kohleverbrennungsprozeß
und ein Gasreinigungssegment 4 für die so erzeugte Ausströmung enthält. Die entstehende Ausströmung wird dann in einer Gasturbine
5 expandiert, um nutzbare Arbeit zu erzeugen.
In der Einrichtung 1 wird ein üblicher Hydraulikkompressor 6 verwendet, um über eine Leitung 7 in den Hydraulikkompressor
eintretende Luft isothermisch zu komprimieren. Wie in der Schrift "Hydraulic Air Compressors, Bureau of Mines Information Circular
7683 (Mai 1954), für mehrere typische hydraulische Kompressorsysteme
näher erläutert ist, wird die zu komprimierende Luft oder ein alternatives Gas durch einen Saugapparat in einer nach
unten strömenden Säule eines Strömungsmittels wie Wasser absorbiert und wird dadurch komprimiert. Das Strömungsmittel kann
einem Punkt ausreichender Höhe in dem hydraulischen Kompressorsystem durch irgendein von mehreren Verfahren zugeführt werden,
wozu die Verwendung einer motorgetriebenen Pumpe 8, wie es in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 gezeigt ist, oder die Verwendung
einer direkten Turbinen-getriebenen Pumpe 9 gehört, wie
130013/1248
es in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 gezeigt ist. In beiden
Ausführungsbeispielen werden die Luft und das Strömungsmittel nach der Kompression getrennt, wobei die Luft durch eine Leitung
10 und das Strömungsmittel durch eine unterschiedliche Leitung
11 abgegeben werden.
In der Einrichtung 1 ist eine typische Rückgewinnungseinrichtung 12 enthalten, um die anderenfalls ungenutzte Wärme auf wirksame
Weise zurückzugewinnen, die in dem Abgas der Gasturbine enthalten ist, ohne die Verwendung eines kostspieligen sekundären
Gasturbinenkreislaufes zu erfordern, wie es bisher üblich war (s. beispielsweise "Commercial Power Plant Design Devolopment
for the Coal-Fired Combined Cycle", ASME Publication 77-JPGC-GT-6,
von J.R. Petersen and V.H. Lücke ).
In die Rückgewinnungseinrichtung über eine Leitung 10 eintetende kalte Druckluft strömt in Wärmeaustauschrelation zu dem relativ
heißen Gasturbinenabgas durch diese hindurch, welches in die Rückgewinnungseinrichtung 12 über ein Leitung 13 eintritt
und über eine Leitung 14 aus dieser austritt. Die somit in der Rückgewinnungseinrichtung 12 erhitzte Druckluft strömt zu dem
Kohleverbrennungssystem 2 über eine Leitung 15. Es wird dem System 2 genügend Luft zugeführt, damit die Temperaturen des
Verbrennungssystems mit Sicherheit unter der Verschlackungstemperatur
der Aschenebenprodukte des Verbrennungsprozesses gehalten werden.
In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel tritt die in
unter das Kohleverbrennungssystem 2 strömende heiße Druckluft in einen/
Druck stehenden Wirbelbettbrenner 16 ein, der ein Teil der Einrichtung
3 zur Erzeugung einer gasförmigen Ausströmung ist. Die Einrichtung 3 enthält ferner ein übliches Versorgungssystem
für Kohle und Dolomit, die in dem Wirbelbettbrenner verwendet werden. Der Wirbelbettbrenner selbst besitzt einen üblichen Aufbau,
wobei die Verbrennung von Kohle in einer Druckkammer herbeigeführt wird, die ein Wirbelbett von Dolomit oder Kalkstein
für die vorteilhafte Absorption von S0v und NO enthält, die
130013/1248
bei dem Verbrennungsprozeß emittiert werden. Jedoch wird in diesem
System die gesamte Wärmeenergie an die gasförmige Ausströmung weitergegeben und es wird keine Wärme auf eine Dampfturbine übertragen,
wie es bei kombinierten Kreisläufen typisch ist, die in dem vorgenannten Artikel von Petersen und Lücke beschrieben
sind. Diese Maßnahme senkt wesentlich die Kosten und die Komplexität der Einrichtung 3 und ist wesentlich für die vorliegende
Erfindung.
Die entstehende gasförmige Ausströmung wird von der Einrichtung über eine Leitung 18 zu dem Gasreinigungssegment 4 des Kohleverbrennungssystems
2 geleitet. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden erosive Feststoffteilchen
aus der gasförmigen Ausströmung in ein Reinigungssegment beseitigt, das einen üblichen Zyclonenabscheider 19 und einen mit
einer Luftabschirmung versehenen Zyclonenabscheider 20, wie er in ähnlicher Weise in der deutschen Patentanmeldung P 29 25 245.7
vorgeschlagen ist. In diesem Ausführungsbeispiel beseitigt der Cyclonenabscheider 19 einen großen Teil der nachteiligen Feststoffe,
während der mit einer Luftabschirmung versehene Cyclonenabscheider 20 die feineren Feststoffteilchen entfernt. Der Luftschildcyclon
20 erfordert eine saubere gasförmige Eingangsströmung zusätzlich zu der bei 21 eintretenden gasförmigen Ausströmung,
um richtig zu arbeiten. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird diese saubere Gasströmung durch
die Einrichtung 1 zur Lieferung von Druckluft zugeführt, die mit einer Leitung 22 zusammenarbeitet. Die entstehende gereinigte
Gasausströmung wird dann über eine Leitung 23 von dem Kohleverbrennungssystem 2 zur Expansionsturbine 5 geleitet. Vorausgesetzt,
daß genügend korrosionsbeständige Materialien verwendet werden, kann die Leitung 22 alternativ in Wärmeaustauschrelation
durch den Brenner 16 geleitet werden, um dadurch höhere Turbineneinlaßtemperaturen
zu erzielen.
In dem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Figur 2 gezeigt ist, enthält das Kohleverbrennungssystem 2 einen
unter Druck stehenden Wirbelbettvergaser 24 in der Einrichtung
130013/1248
zur Erzeugung einer gasförmigen Ausströmung. Der Wirbelbettvergaser
24 besitzt einen üblichen Aufbau und kann eine gasförmige Ausströmung mit niedrigem Wärmegehalt erzeugen, wenn er mit Kohle
und Kalkstein von einem geeigneten Zufuhrsystem 25/mit angemessenem
Dampf von einem Einlaß 26 und mit Druckluft über eine Leitung 27 versorgt wird. Die von dem Wirbelbettversager 24
über eine Leitung 28 abgegebene gasförmige Ausströmung wird dann durch ein Gasreinigungssegment 4 des Kohleverbrennungssystems
geleitet, das einen Verkohlungs-Recycle-Zyclon_abscheider 29,
einen üblichen Cyclonabscheider 30 und ein Alkali-Skrubbersystem 31 enthält.
Kohleteilchen werden aus der gasförmigen Ausströmung zum Verkohlungs-Recycl-Zycloruabscheider
29 entfernt und über eine Leitung 32 zum Wirbelbettvergaser 24 zurückgeleitet. Das Gas
strömt dann zu einem üblichen Zycloru-abscheider 30, in dem eine
weitere Feststoffabscheidung herbeigeführt wird. Nach diesen ersten Reinigungsstufen wird das Gas dann durch ein Alkali-Skrubbersystem
31 geleitet, um korrosive Alkalisubstanzen in Dampfform aus der gasförmigen Mischung durch einen Kondensationsprozeß
zu entfernen. Das Alkali-Skubbersystem beseitigt auch zusätzliche feine Feststoffteilchen aus dem Gas, um dadurch
die übertragung von Alkalisubstanzen in fester Phase zu einem Gasbrenner 36 zu unterdrücken. Dies ist ein wesentliches
Merkmal, um die Erzeugung von zusätzlichem Alkalidampf bei der höheren Feuerungstemperatur des Brenners möglichst gering
zu machen. Dieser Prozeß der Beseitigung feiner Feststoffe kann weiter durch die Verwendung elektrostatischer Kräfte verbessert
werden.
33
Es sind Mittel/ vorgesehen zur Zirkulierung notwendiger Kühlluft
durch das Alkali-Skubbersystem 31. Wie in Figur 2 gezeigt ist, enthält die Einrichtung 33 eine Leitung 34, die den Auslaß
der Rückgewinnungseinrichtung 12 mit einem Einlaß des Alkali-Skubbersystems 31 verbindet. Es sei jeoch bemerkt, daß die Kühlluft
auch zum Einlaß des Alkali-Skubbersystems 31 von einem Punkt zwischen dem Hydraulikkompressor 6 und der Rückgewinnungs-
1 30013/1248
einrichtung 12 über eine Leitung 35 übertragen werden könnte,
um dadurch ein auf einer niedrigeren .Temperatur befindliches Kühlfluid für das Skrubbersystem zu sorgen. Nach dem Austritt
aus dem Alkali-Skrubbersystem 31 wird die erhitzte Luft dann
zu dem unter Druck stehenden Wirbelbettvergaser 24 über die Leitung 27 geleitet.
Das Kohleverbrennungssystem 2 gemäß dem in Figur 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel enthält ferner einen Gasbrenner 36 als ein Teil der Einrichtung 3 zur Erzeugung einer gasförmigen Ausströmung.
Relativ sauberes Gas, das von dem Alkali-Skrubbersystem
31 durch die Leitung 37 strömt, wird in dem Brenner 36 mit einer vorbestimmten Menge an Druckluft gemischt, die vorteilhafterweise
in der Rückgewinnungseinrichtung 12 vorgewärmt wird und über eine Leitung 38 zum Brenner strömt. Es wird somit
ein geeignetes gasförmiges Verbrennungsprodukt zur Verwendung in der Expansionsturbine 5 gebildet, die mit dem Brenner
36 in Strömungsverbindung steht.
In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 und 2 läuft innerhalb der Expansionsturbine 5 ein Rotor um, wenn sie mit
einer Strömung eines geeigneten expandierbaren Gases gespeist wird. Somit erzeugt ein mit der Turbine verbundener elektrischer
Generator 39 elektrische Leistung in üblicher Weise. Eine Kühlluftleitung
40 liefert Luft von dem Hydraulikkompressor 6 an die Turbine 5, um die der heißen Gasströmung ausgesetzten Turbinenteile
zu kühlen. Auf diese Weise wird die Metalltemperatur dieser Teile genügend gesenkt, um eine Verringerung der stark
temperaturabhängigen korrosiven Wirkung von irgendeinem Alkalidampf zu bewirken, der in dem Gasstrom verbleibem könnte.
Somit wird ein Verfahren zur Ausnutzung von Kohle geschaffen, bei dem Luft in einem Hydraulikkompressor 6 isothermisch komprimiert
wird. Ein Teil dieser Luft wird zur Kühlung von Teilen einer zugeordneten Gasturbine ableitet, um dadurch deren Alkalikorrosion
möglicht gering zu machen. Ein zweiter Teil der komprimierten Luft wird in einer Rückgewinnungseinrichtung
130013/1248
von einer Temperatur unterhalb etwa 38 C auf eine Temperatur von etwa 450 C erhitzt. Die erhitzte Luft wird dann durch ein
Kohleverbrennungssystem geleitet, wo eine gasförmige Ausströmung
erzeugt und gereinigt wird, bevor sie in die Gasexpansionsturbine eintritt, wo eine nutzbare Ausgangsarbeit erhalten
wird.
Selbstverständlich sind noch viele andere Ausführungsbeispiele möglich. Insbesondere sei darauf hingewiesen, daß das Kohleverbrennungssystem
nach den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen eine irgendwie geartete Einrichtung sein kann zur
Erzeugung einer gasförmigen Ausströmung, und es können auch irgendwelche anderen Gasreinigungssysteme verwendet, vorausgesetzt,
daß das Ausgangsgas für eine Verwendung in einer Expansionsturbine geeignet ist und das Kohleverbrennungssystem
eine Quelle für Druckluft oder ein anderes geeignetes Strömungsmittel erfordert, das in einem Hydraulikkompressor erzeugt
werden kann.
130013/1248
Claims (10)
- AnsprücheiS Einrichtung zur Ausnutzung von Kohle mit einem Kohleverbrennungssystem, das eine Einrichtung zur Erzeugung einer Gasströmung aus Kohle enthälty die mit einer Expansionsturbine in Strömungsverbindung steht, gekennzeichnet durch eine eine Druckströmung erzeugende Einrichtung (1), die mit dem Kohleverbrennungssystem in Strömungsverbindung steht und einen hydraulischen Kompressor (6) enthält.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (1) zur Erzeugung einer Druckströmung ferner eine Rückgewinnungseinrichtung (12) enthält, die in Strömungsverbindung zwischen dem hydraulischen Kompressor (6) und dem Kohleverbrennungssystem (2) angeordnet ist und ferner in Wärmeaustauschrelation zu dem Abgas der Expansionsturbine (5) steht.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Mittel (40) zur Zufuhr eines Kühlmittels von der eine Druckströmung erzeugenden Einrichtung (1) zu der Expansionsturbine (5) vorgesehen ist.130013/1248
- 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet r daß ferner eine Einrichtung zur Zufuhr eines Strömungsmittels von der eine Druckströmung erzeugenden Einrichtung (1) zu einem Gasreinigungssegment (4) des Kohleverbrennungssystems (2) vorgesehen ist.
- 5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche T - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasreinigungssegment mit der eine gasförmige Ausströmung erzeugenden Einrichtung in Strömungsverbindung steht, die Expansionsturbine mit dem Kohleverbrennungssystem in Strömungsverbindung steht, die ein Druckmittel erzeugende Einrichtung mit dem Kohleverbrennungssystem in Strömungsverbindung steht und den Hydraulikkompressor und die Rückgewinnungseinrichtung enthält, die zwischen dem Hydraulikkompressor und dem Verbrennungssystem angeordnet ist, wobei die Rückgewinnungseinrichtung in Wärmeaustauschrelation zu dem Abgas der Relationsturbine steht, und daß Mittel zur Zufuhr von Kühlmittel von der das Druckmittel erzeugenden Einrichtung zur Expansionsturbine vorgesehen sind.
- 6. Verfahren zum Ausnutzen von Kohle, dadurch gekennzeichnet , daß Gas in einen Hydraulikkompressor komprimiert wird, das komprimierte Gas in ein Kohleverbrennungssystem eingeführt wird zur Wechselwirkung mit der in dem Kohleverbrennungssystem enthaltenen Kohle und eine gasförmige Ausströmung in dem Kohleverbrennungssystem erzeugt und in eine Expansionsturbine eingeführt wird, die dadurch zur Erzeugung nutzbarer Arbeit angetrieben wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die komprimierte Luft durch eine Rückgewinnungseinrichtung geleitet wird zur Absorbierung von Wärme vor der Einführung des Druckgases in das Kohleverbrennungssystem, und daß das Abgas der Expansionsturbine in Wärmeaustauschrelation zur der Rückgewinnungseinrichtung strömt.130013/1248
- 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der komprimierten Luft zur Expansionsturbine abgeleitet wird, um dieser Kühlmittel zuzuführen.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeic hnet, daß ein Teil des Druckgases zu einem Gasreinigungssegment des Kohleverbrennungssystems abgeleitet wird.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Teil des Druckgases in Wärmeaustauschrelation durch ein Segment des Kohleverbrennungssystems strömt zur Absorbierung von Wärme, bevor es zum Gasreinigungssegment abgeleitet wird.1 3 Γ; fi 1 3 / 1 2 4 8
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6977579A | 1979-08-27 | 1979-08-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3031923A1 true DE3031923A1 (de) | 1981-03-26 |
Family
ID=22091141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19803031923 Ceased DE3031923A1 (de) | 1979-08-27 | 1980-08-23 | Integriertes kohlegefeuertes gasturbinen-kraftwerk |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5650222A (de) |
| DE (1) | DE3031923A1 (de) |
| FR (1) | FR2464370B1 (de) |
| GB (1) | GB2057060B (de) |
| IT (1) | IT1132484B (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4413202C2 (de) * | 1994-04-13 | 2000-08-17 | Ver Energiewerke Ag | Verfahren und Anordnung zur Vermeidung des Anhaftens von in einem Heißgas geführten Partikeln an einem vom Heißgas beaufschlagten Anlagenteil, insbesondere an den Schaufeln einer Gasturbine |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3124832A1 (de) * | 1981-06-24 | 1983-01-13 | Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim | Heissgassystem |
| FR2601412B1 (fr) * | 1986-07-09 | 1990-08-10 | Benaroya Henry | Installation de production d'energie a moteur a combustion interne et turbine |
| DE3644030A1 (de) * | 1986-12-22 | 1988-08-04 | Siemens Ag | Aufgeladener, kohlebefeuerter dampferzeuger |
| US5165236A (en) * | 1990-11-05 | 1992-11-24 | A. Ahlstrom Corporation | Detection of particles in a hot gas flow upstream of a gas turbine |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE822871C (de) * | 1950-06-17 | 1951-11-29 | Richard Schiei Dipl Ing | Verfahren und Vorrichtung zur annaehernd isothermen Verdichtung von Luft oder Gas sowie zur annaehernd isothermen Entspannung derselben |
| DE2333087A1 (de) * | 1972-07-07 | 1974-01-24 | Stal Laval Turbin Ab | Brennkammer mit wirbelbett |
| US3861151A (en) * | 1974-04-12 | 1975-01-21 | Toshio Hosokawa | Engine operating system |
| CH589225A5 (de) * | 1974-02-06 | 1977-06-30 | Fulton Garland L | |
| US4033117A (en) * | 1976-01-08 | 1977-07-05 | The United States Of America As Represented By The Administrator, Environmental Protection Agency | Solid fuel fired gas turbine system having continuously regenerating granular filter |
| DE2733029A1 (de) * | 1976-11-04 | 1979-02-08 | Steag Ag | Anlage zur energiegewinnung aus festen, fossilen und insbesondere ballastreichen brennstoffen, insbesondere steinkohle |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2465464A (en) * | 1945-03-26 | 1949-03-29 | Bbc Brown Boveri & Cie | Apparatus for producing hot gases |
| US2777288A (en) * | 1952-04-02 | 1957-01-15 | Glinka Carl | Process and apparatus for the generation of mechanical energy from solid fuels having a high water content |
| FR1081853A (fr) * | 1953-05-07 | 1954-12-23 | Electricite De France | Procédé et dispositifs pour le réglage d'installations comprenant un compresseur hydraulique et une turbine à gaz |
| DE959869C (de) * | 1954-03-07 | 1957-03-14 | Licentia Gmbh | Gasturbinenanlage mit einer mit Rueckstandsoelen oder festen Brennstoffen befeuerten Brennkammer |
| GB2001395B (en) * | 1977-07-25 | 1982-04-07 | Norton J | System for generating electrical energy utilizing combined water power and combustible fuel sources |
| US4150953A (en) * | 1978-05-22 | 1979-04-24 | General Electric Company | Coal gasification power plant and process |
-
1980
- 1980-08-14 GB GB8026538A patent/GB2057060B/en not_active Expired
- 1980-08-23 DE DE19803031923 patent/DE3031923A1/de not_active Ceased
- 1980-08-26 JP JP11654080A patent/JPS5650222A/ja active Granted
- 1980-08-26 FR FR8018520A patent/FR2464370B1/fr not_active Expired
- 1980-08-26 IT IT24303/80A patent/IT1132484B/it active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE822871C (de) * | 1950-06-17 | 1951-11-29 | Richard Schiei Dipl Ing | Verfahren und Vorrichtung zur annaehernd isothermen Verdichtung von Luft oder Gas sowie zur annaehernd isothermen Entspannung derselben |
| DE2333087A1 (de) * | 1972-07-07 | 1974-01-24 | Stal Laval Turbin Ab | Brennkammer mit wirbelbett |
| CH589225A5 (de) * | 1974-02-06 | 1977-06-30 | Fulton Garland L | |
| US3861151A (en) * | 1974-04-12 | 1975-01-21 | Toshio Hosokawa | Engine operating system |
| US4033117A (en) * | 1976-01-08 | 1977-07-05 | The United States Of America As Represented By The Administrator, Environmental Protection Agency | Solid fuel fired gas turbine system having continuously regenerating granular filter |
| DE2733029A1 (de) * | 1976-11-04 | 1979-02-08 | Steag Ag | Anlage zur energiegewinnung aus festen, fossilen und insbesondere ballastreichen brennstoffen, insbesondere steinkohle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4413202C2 (de) * | 1994-04-13 | 2000-08-17 | Ver Energiewerke Ag | Verfahren und Anordnung zur Vermeidung des Anhaftens von in einem Heißgas geführten Partikeln an einem vom Heißgas beaufschlagten Anlagenteil, insbesondere an den Schaufeln einer Gasturbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6367017B2 (de) | 1988-12-22 |
| GB2057060B (en) | 1983-07-06 |
| GB2057060A (en) | 1981-03-25 |
| IT1132484B (it) | 1986-07-02 |
| IT8024303A0 (it) | 1980-08-26 |
| JPS5650222A (en) | 1981-05-07 |
| FR2464370B1 (fr) | 1986-05-09 |
| FR2464370A1 (fr) | 1981-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0150340B1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer kombinierten Gas-Dampfturbinen-Kraftwerkanlage | |
| DE19940763B4 (de) | Im kombinierten Zyklus arbeitender Energieerzeuger mit integrierter Kohlevergasung | |
| DE69837687T2 (de) | Gasturbinenanlage mit Kraftstoffvorwärmer | |
| DE2743830C2 (de) | Verfahren zum Betreiben einer kombinierten Gas-Dampfkraftanlage und Gas-Dampfkraftanlage zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE3419216A1 (de) | Chemischer prozessor mit geschlossenem kreislauf | |
| DE10001997A1 (de) | Verbund-Kraftwerk sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Verbund-Kraftwerkes | |
| DE2749496A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer kombinierten gasturbinen-dampfturbinenanlage mit integriertem brennstoff-teilverbrennungsprozess | |
| DE3319711A1 (de) | Kombinierte gasturbinen-dampfturbinen-anlage mit vorgeschalteter kohlevergasungsanlage | |
| DD270561A5 (de) | Gasturbinenkraftanlage entzuendbar durch wasseranlagernden brennstoff und verfahren zur ausnutzung des heizwertes von besagtem brennstoff | |
| DD239023A5 (de) | Verfahren zur kuehlung von staubfoermige verunreinigungen enthaltendem partialoxidationsgas, das zur verwendung in einem kombinierten gas-dampfturbinenkraftwerk bestimmt ist | |
| EP0209044B1 (de) | Kombiniertes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk | |
| EP0462458B1 (de) | Verfahren zur Erhöhung des verdichterbedingten Druckgefälles der Gasturbine einer Krafterzeugungsmaschine | |
| DE2201397A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur regenerativen Vorwaermung bei Waermekraftwerken | |
| EP0086261A1 (de) | Kombinierter Gas-/Dampfturbinenprozess | |
| DE60034529T2 (de) | Brenngasentspannungsturbine für einen sauerstoffaufblas-vergaser und zugehöriges verfahren | |
| DE3031923A1 (de) | Integriertes kohlegefeuertes gasturbinen-kraftwerk | |
| DE3642619A1 (de) | Kombiniertes gas/dampfturbinenkraftwerk mit wirbelschichtkohlevergasung | |
| DE69117451T2 (de) | Kraftwerk mit einem Druckwirbelbettkessel | |
| EP1208294B1 (de) | Verfahren und einrichtung zur erhöhung des drucks eines gases | |
| EP1286030A1 (de) | Kombination einer Gas- und Luftturbinenanlage sowie Verfahren zum Betreiben dieser Anlage | |
| DE69835593T2 (de) | Kraftanlage mit kombiniertem kreislauf | |
| DE3331153A1 (de) | Gasturbinenanlage fuer offenen prozess | |
| DE69005381T2 (de) | Zusammengesetztes Kohlenvergasungskraftwerk. | |
| EP0394281B1 (de) | Druckaufgeladen betreibbare wirbelschichtfeuerung | |
| CH621186A5 (en) | Steam-generator installation heated by waste gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8131 | Rejection |