DE69807664T2 - Kohlebefeuerte gasturbinenanlage - Google Patents

Kohlebefeuerte gasturbinenanlage

Info

Publication number
DE69807664T2
DE69807664T2 DE69807664T DE69807664T DE69807664T2 DE 69807664 T2 DE69807664 T2 DE 69807664T2 DE 69807664 T DE69807664 T DE 69807664T DE 69807664 T DE69807664 T DE 69807664T DE 69807664 T2 DE69807664 T2 DE 69807664T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
turbine
hot gas
cooling
solid fuel
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69807664T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69807664D1 (de
Inventor
Joseph Bohinsky
Thorsten Cloyd
Edward Paprotna
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Inc
Original Assignee
Siemens Westinghouse Power Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Westinghouse Power Corp filed Critical Siemens Westinghouse Power Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69807664D1 publication Critical patent/DE69807664D1/de
Publication of DE69807664T2 publication Critical patent/DE69807664T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-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
    • F02C3/205Gas-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

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)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

    Allgemeiner Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasturbinensystem, bei dem Kohlenbrennstoff eingesetzt wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Kohlenbrennstoff-Gasturbinensystem, bei dem die Menge an komprimierter Luft, die zu dem Vergaser gelenkt wird, dadurch maximiert wird, daß zum Kühlen des Turbinenabschnitts der Gasturbine das heiße Gas von dem Vergaser nach dem Abkühlen verwendet wird.
  • Durch ihren hohen Wirkungsgrad, die geringen Kapitalkosten und die kurze Vorlaufzeit sind auf Gasturbinen basierende Kraftwerke als Mittel zum Erzeugen von elektrischem Strom für Stromversorgungsunternehmen besonders attraktiv. Leider sind Gasturbinen traditionell auf den Betrieb mit teuren und manchmal knappen Brennstoffen beschränkt gewesen, hauptsächlich Destillatöl und Erdgas. Infolge der leichten Verfügbarkeit und geringen Kosten von Kohle ist auf die Entwicklung eines Gasturbinensystems zum Erzeugen von elektrischem Strom, das als Primärbrennstoff Kohle verwenden kann, erhebliche Mühe aufgewendet worden.
  • In dem U.S.-Patent 4,677,829 an Archer et al. wird eine Verbesserung bei einem Prozeß zum Betreiben eines Gasturbinensystems beschrieben. Dieses System enthält eine Kompressionseinheit, eine Verbrennungseinheit und eine Ausdehnungseinheit zum Betreiben eines Generators, wobei in der Verbrennungseinheit ein gasförmiger Brennstoff mit einem niedrigen BDU-Wert verwendet wird. Ein Teil der Luft aus der Kompressionseinheit wird aus dem System abgelassen, um sprunghafte Anstiege in der Kompressionseinheit durch Begrenzen der Strömung von Verbrennungsgasen zu der Kompressionseinheit zu verhindern, wobei die der Kompressionseinheit zugeführte Luft erwärmt wird, um das aus dem System abgelassene Luftvolumen aus der Kompressionseinheit zu reduzieren.
  • Bei einem Ansatz, der als integriertes kombiniertes Vergasungskraftwerk bezeichnet wird, wird zum Fluidisieren von Kohle in einem Vergaser mit unter Druck stehendem Kohlewirbelbett ("PCFB" = pressurized coal fluidized bed) ein Teil der komprimierten Luft von dem Gasturbinenkompressor verwendet, um ein heißes Gas mit einem geringen bis mittleren Heizwert zu erzeugen. Mit diesem heißen Gas wird in einem Abhitzedampferzeuger ("HRSG" = heat recovery steam generator) Dampf erzeugt. Dann wird der Dampf in einer Dampfturbine entspannt, wodurch Wellenleistung erzeugt wird.
  • Das den HRSG verlassende Gas entspannt sich dann in einer Turbine, wodurch zusätzliche Wellenleistung erzeugt wird. Um während der Entspannung in der Turbine eine maximale Leistungsabgabe zu realisieren, kann das aus dem HRSG austretende Gas vor der Entspannung in der Turbine in einem Topping-Combustor weiter erhitzt werden.
  • Da die Komponenten des Turbinenabschnitts gegenüber dem heißen Gas von dem Topping-Compustor freiliegen, müssen sie ausreichend gekühlt werden, damit ihre Temperatur innerhalb zulässiger Grenzen gehalten wird. Diese Kühlung erfolgt herkömmlicherweise durch Leiten relativ kühler Luft über die oder in den Turbinenkomponenten. Da derartige Kühlluft, um effektiv zu sein, unter Druck stehen muß, ist es in der Praxis üblich, einen Teil der komprimierten Luft, die durch den Kompressorabschnitt strömt oder aus ihm austritt, zu entnehmen und ihn zu Kühlzwecken den Turbinenkomponenten zuzuleiten. Die Kühlluft tritt in der Regel in den die Turbine umgebenden Zylinder ein und strömt durch eine oder mehrere Reihen stationärer Leitschaufeln und von dort in den Hohlraum zwischen den Turbinenscheiben, die auf beiden Seiten der Leitschaufeln in dieser bestimmten Reihe angeordnet sind. Die Luft wird allgemein aus verschiedenen Stufen in dem Kompressorabschnitt extrahiert, wobei die Luft aus jeder Kompressorstufe einer anderen Stufe der Turbine zugeführt wird, wobei die einen höheren Druck aufweisende Luft von dem Kompressor zu den einen höheren Druck aufweisenden Stufen in der Turbine geht und mit einen niedrigeren Druck aufweisender Luft die einen niedrigeren Druck aufweisenden Turbinenstufen gekühlt werden. Mit zusätzlicher komprimierter Luft wird der Turbinenrotor beispielsweise durch Leiten von Kühlluft durch kleine, in den rotierenden Schaufeln ausgebildete Durchgänge gekühlt.
  • Dieser Ansatz zur Kühlung der Turbine raubt leider dem Vergaser komprimierte Luft und reduziert dadurch den Gasmassenstrom durch den HRSG. Der reduzierte Gasmassenstrom durch den HRSG reduziert die Dampferzeugung und dadurch die Leistungsabgabe der Dampfturbine.
  • Es wäre dementsprechend wünschenswert, ein Kohlenbrennstoff-Gasturbinensystem bereitzustellen, das die dem Vergaser zugeführte komprimierte Luft maximieren würde.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Dementsprechend besteht die allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Kohlenbrennstoff-Gasturbinensystems, das die zu dem Vergaser gerichtete komprimierte Luft maximiert.
  • Kurz gesagt wird diese Aufgabe, sowie andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung, durch ein Verfahren zum Erzeugen von Strom aus einem festen Brennstoff erzielt, das die folgenden Schritte umfaßt: (i) Komprimieren eines sauerstofführenden Gases, (ii) Vergasen des festen Brennstoffs in mindestens einem Teil des komprimierten sauerstofführenden Gases, um ein heißes Gas zu erzeugen, (iii) Lenken eines ersten Teils des heißen Gases zu einer ersten Turbine zur Ausdehnung darin, wodurch Wellenleistung erzeugt und Wäre auf die Turbine übertragen wird, (iv) Kühlen eines zweiten Teils des heißen Gases, um ein gekühltes Gas zu erzeugen, und (v) Lenken des gekühlten Gases zu der Turbine und Übertragen eines Teils der vorher von dem heißen Gas zu der Turbine übertragenen Wärme auf das gekühlte, wodurch die Turbine gekühlt wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfaßt der Schritt des Vergasens des festen Brennstoffs den Schritt des Fluidisierens des festen Brennstoffs in dem sauerstofführenden Gas, und der Schritt des Kühlens des zweiten Teils des heißen Gases umfaßt das Übertragen von Wärme von dem zweiten Teil des heißen Gases auf Speisewässer, um Dampf zu erzeugen, der dann in einer Dampfturbine ausgedehnt wird.
  • Die Erfindung umfaßt außerdem ein Gasturbinensystem zum Erzeugen von Strom aus einem festen Brennstoff, umfassend: (i) einen Kompressor zum Erzeugen einer Strömung von unter Druck stehendem sauerstofführendem Gas, (ii) einen Vergaser mit unter Druck stehender Wirbelschicht zum Vergasen des festen Brennstoffs in mindestens einem Teil des komprimierten sauerstofführenden Gases, um ein heißes Gas zu erzeugen, (iii) eine erste Turbine zum Ausdehnen eines ersten Teils des heißen Gases, wodurch Wellenleistung erzeugt und Wärme auf die Turbine übertragen wird, (iv) ein Mittel zum Kühlen eines zweiten Teils des heißen Gases um ein gekühltes Gas herzustellen, und (v) ein Mittel zum Kühlen der Turbine durch Übertragen eines Teils der vorher auf die Turbine übertragenen Wärme auf das gekühlte Gas.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist ein Schemadiagramm des Kohlenbrennstoff- Gasturbinensystems der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird in Fig. 1 ein Schemadiagramm eines integrierten Kohlvergasungs- Gasturbinenkraftwerks gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Kraftwerk besteht aus einem Kompressor 1, einer Turbine 36, einem Schwelofen 16, einem PCFB- Vergaser 20, einem Heißgasreinigungssystem 22, einem HRSG 24, einer Dampfturbine 26, einem Verflüssiger 28, einem Topping-Combustor 34, einem Wärmetauscher 30, einem Filter 23 und zwei Stromgeneratoren 71 und 72.
  • In Betrieb saugt der Kompressor 1 Umgebungsluft 2 an und erzeugt komprimierte Luft 4. Der Kompressor kann herkömmlicherweise vom. Axialströmungstyp sein und abwechselnde Reihen rotierender Schaufeln und stationärer Leitschaufeln verwenden. Die komprimierte Luft 14, die bei der bevorzugten Ausführungsform eine Temperatur im Bereich von etwa 370-425ºC (700-800ºF) und einen Druck von etwa 1600-2100 kPa (230-300 psia) aufweist, wird in drei Ströme 6, 8, 10 aufgeteilt. Der erste Strom 6 wird zu einem Schwelofen 16 gelenkt. Der Schwelofen 16 wird auch mit Kohle 12 versorgt. Unter Verwendung von in der Technik wohlbekannten Verfahren (d. h. einen Pyrolyseprozeß) konvertiert der Schwelofen 16 die Kohle 12 in ein Gas 18 mit einem niedrigen BTU- Wert und ein festes, kohlehaltiges Halbkoks 19. Das Gas 18 mit dem niedrigen BTU-Wert wird wie unten erörtert in dem Topping-Combustor 34 verbrannt, und das Halbkoks wird in einem PCFB-Vergaser 20 vergast.
  • Der zweite Strom 8 komprimierter. Luft, der den Hauptteil der komprimierten Luft 4 darstellt, wird zu einem Erhöhungskompressor 3 geleitet, in dem der Druck der Luft ausreichend angehoben wird (z. B. ein Druckanstieg von 140-200 kPa (20-30 psi)), so daß nach Berücksichtigung nachfolgender Druckabfälle immer noch ausreichend Druck vorliegt, um wie unten erörtert Kühlflüssigkeit in die Turbine 36 einzuleiten. Die weiter druckbeaufschlagte Luft 11 wird von dem Erhöhungskompressor 3 dann zu dem PCFB-Vergaser 20 gelenkt.
  • Unter Verwendung in der Technik wohlbekannter Verfahren wird die komprimierte Luft 11 in dem PCFB-Vergaser 20 dazu verwendet, ein Bett aus dem Halbkoks 14 in dem Vergasergefäß so zu fluidisieren, daß der Halbkoks in der komprimierten Luft mindestens teilweise verbrannt verbrannt wird. Durch die Verbrennung in dem PCFB- Vergaser 20 entsteht ein heißes Brenngas 40, das eine Temperatur von bis zu 1650ºC (3000ºF) aufweisen kann und das mit teilchenförmigen Stoffen (hauptsächlich Kohleschlacke und Asche) sowie Schwefelspezies (hauptsächlich Wasserstoffsulfid und COS) und Alkalispezies beladen ist, die alle für die Turbinenkomponenten schädlich sein können. Mit in der Technik wohlbekannten Verfahren wird folglich das Gas 40 durch ein Gasreinigungssystem 22 geleitet, in dem ein Hauptteil dieser unerwünschten Bestandteile entfernt werden.
  • Das saubere Gas 42 strömt dann durch den HRSG 24, dem unter Druck stehendes Speisewasser 64 zugeführt wird. Mit in der Technik wohlbekannten Verfahren wird in dem HRSG 24 Wärme von dem Gas 42 zu dem Speisewasser 64 übertragen, wodurch das Gas gekühlt und unter Druck stehender Dampf 66 erzeugt werden. Der HRSG 24 kann von dem herkömmlichen Typ mit gerippten Rohren sein, in dem das Speisewasser und der Dampf durch die Rohre und das heiße Gas über die Oberfläche der Rohre strömt. Der aus dem HRSG 24 ausgetragene Dampf 66 wird in zwei Ströme 68 und 70 aufgeteilt. Der erste Strom 70 wird zu dem Topping-Combustor 34 gelenkt. Der zweite Strom 68, der den Hauptteil des Dampfs 66 bildet, wird zu einer Dampfturbine 26 gelenkt die den Dampf ausdehnt und eine Wellenleistung zum Antreiben eines Stromgenerators 72 erzeugt. Der aus der Dampfturbine 26 ausgetragene ausgedehnte Dampf 69 kondensiert in einem Verflüssiger 28 unter Bildung des dem HRSG zugeführten Speisewassers 61.
  • Hinter dem HRSG 24 wird das Gas 44, das nun auf etwa 6.50-870ºC (1200-1600ºF) abgekühlt worden ist, in zwei Ströme 46 und 48 unterteilt. Der erste Strom 48 wird dazu verwendet, wie unten erörtert, die Turbine 36 zu kühlen. Der zweite Strom 46, der den Hauptteil des heißen Gases 44 darstellt, wird zu einem Topping- Combustor 34 gelenkt. Der Topping-Combustor 34 ist bevorzugt ein Brenner vom Wirbeltyp mit mehreren Ringen, wie etwa der, der in dem U.S.-Patent Nr. 4,845,940 (Beer) offenbart ist. In dem Topping- Combustor 34 wird das einen niedrigen BTU-Wert aufweisende Gas 18 aus dem Schwelofen 16 in dem gekühlten Gas 46 verbrannt. Der dem Topping-Combustor 34 zugeführte Dampf 70 aus dem HRSG 24 unterstüzt die Reduzierung von Stickstoffoxiden NOx, die als die Atmosphäre verunreinigend angesehen werden.
  • Das heiße Gas 63 von dem Topping-Combustor 34 wird dann in der Turbine 36 ausgedehnt, wodurch eine Wellenleistung erzeugt wird, die den Kompressor 1 und einen zweiten Stromgenerator 71 antreibt. Die Turbine 36 kann wie üblich vom Axialströmungstyp sein und abwechsende Reihen stationärer Leitschaufeln und rotierender Schaufeln aufweisen. Das ausgedehnte Gas von der Turbine 36 wird in die Atmosphäre abgegeben. Es könnte aber auch ein zweiter HRSG verwendet werden, um durch Übertragen von Wärme von dem Abgas 62 zusätzlich Dampf zu erzeugen.
  • Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird mit dem Gasstrom 48 von dem HRSG 24 die Turbine 36 gekühlt. Zunächst wird das Gas 48 in einem Wärmetauscher 30 abgekühlt. Der Wärmetauscher 30 kann von dem Rippen-Gebläse-Typ sein, bei dem das Gas 48 durch die gerippten Rohre strömt, über die durch Gebläse Umgebungsluft gelenkt wird, so daß Wärme von dem Gas auf die Atmosphäre übertragen wird. Das Gas 50 wird bevorzugt auf etwa die gleiche Temperatur wie die von dem Kompressor erzeugte komprimierte Luft von beispielsweise 370-425ºC (700-800ºF) abgekühlt.
  • Das gekühlte Gas 50 wird dann von dem Wärmetauscher 30 auf einen Filter 23 gelenkt, der mit einem oder mehreren Filtermedien feine Teilchen entfernt, die von dem Gasreinigungssystem 22 vorher nicht entfernt wurden. Da das Kühlgas zahlreiche kleine Durchgänge in dem Turbinenkühlströmungsweg durchströmen muß, ist es wichtig, daß der Filter 23 soviel teilchenförmige Materie wie möglich entfernt, wodurch sichergestellt wird, daß die Turbinenkühldurchgänge nicht verstopfen.
  • Hinter dem Filter 23 wird das Kühlgas 52 dann zu den verschiedenen Komponenten der Turbine 36 verteilt, die dem heißen Gas 63 von dem Topping-Combustor 34 ausgesetzt sind. So können beispielsweise mit dem Kühlgasstrom 54 die sich drehende Welle und die Turbinenschaufeln gekühlt werden, und die Kühlgasströme 56, 58 und 60 können die erste, zweite bzw. dritte Reihe stationärer Leitschaufeln kühlen. Diese Kühlung erfolgt unter Verwendung von in der Technik in herkömmlichen Druckluftkühlsystemen bekannten Verfahren unter Übertragung von Wärme von den Turbinenkomponenten zu dem Kühlgas, beispielsweise durch Leiten des Kühlgases durch zahlreiche kleine Durchgänge, die in den rotierenden Schaufeln und den stationären Leitschaufeln ausgebildet sind.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das ganze Gas 48 von dem HRSG 24 zu einem einzelnen Wärmetauscher 30 gelenkt, der die ganze Turbinenkühlflüssigkeit bereitstellt. Das Gas 48 könnte aber auch in eine Reihe separater Ströme unterteilt werden, die jeweils zu einem anderen Wärmetauscher geleitet werden, so daß das in verschiedenen Teilen der Turbine verwendete Kühlgas auf verschiedene Temperaturen gekühlt werden könnte. Außerdem könnten in die verschiedenen Wärmetauscher Druckreduzierventile integriert werden, so daß der Druck des in verschiedenen Teilen der Turbine verwendeten Kühlgases individuell geregelt werden könnte. So könnte beispielsweise das Kühlgas 56 mit dem höchsten Druck und der geringsten Temperatur zu der ersten Reihe stationärer Leitschaufeln in der Turbine, 36 gelenkt werden, während das Kühlgas 60 mit geringerem Druck, aber höherer Temperatur zu der dritten Reihe stationärer Leitschaufeln gelenkt werden könnte, und ein Kühlgas 58 mit mittlerem Druck und mittlerer Temperatur könnte zu der zweiten Reihe rotierender Leitschaufeln gelenkt werden.
  • Jedenfalls wird das Kühlgas nach dem Durchströmen der Turbinenkühldurchgänge wie üblich dann in den Heißgasweg der Turbine 36 abgelassen, wodurch sich ein Teil des Abgases 62 bildet.
  • Da aus dem Kompressor 1 zum Zweck des Kühlens der Turbine 36 keine komprimierte Luft 4 abgelassen wurde, ist der Massenfluß der zu dem PCFB-Vergaser 20 gelenkten komprimierten Luft 8 und deshalb der Massenfluß des dem HRSG 24 zugeführten heißen Gases maximiert worden. Dadurch wiederum wird der von dem HRSG 24 erzeugte Dampffluß 66 und dadurch die in dem Generator 72 erzeugte elektrische Leistung maximiert, wodurch die Leistung des Systems im Vergleich zu Druckluftkühlsystemen verbessert wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Kohlenbrennstoff-Gasturbinensystem beschrieben worden, doch läßt sich die Erfindung auch auf andere Systeme anwenden, wie etwa Systeme, in denen das Gas von dem PCFB-Vergaser zur Ausdehnung direkt der Turbine zugeführt wird, und zwar ohne Abkühlung in einem HRSG oder Wiederaufheizen in einem Topping- Combustor.

Claims (12)

1. Verfahren zum Erzeugen von Strom aus einem festen Brennstoff (14), mit den folgenden Schritten:
a) Komprimieren eines sauerstofführenden Gases (11),
b) Vergasen des festen Brennstoffs in mindestens einem Teil des komprimierten sauerstofführenden Gases, um ein heißes Gas (40) zu erzeugen,
c) Lenken eines ersten Teils (46) des heißen Gases zu einer ersten Turbine (36) zur Ausdehnung darin, wodurch Wellenleistung erzeugt und Wärme auf die Turbine übertragen wird;
gekennzeichnet durch:
d) Kühlen eines zweiten Teils (48) des heißen Gases, um ein gekühltes Gas (50) zu erzeugen, und
e) Lenken des gekühlten Gases zu der Turbine und Übertragen eines Teils der vorher von dem heißen Gas zu der Turbine übertragenen Wärme auf das gekühlte Gas, wodurch die Turbine gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Vergasens des festen Brennstoffs (14) den Schritt des Fluidisierens des festen Brennstoffs in dem sauerstofführenden Gas (11) umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Kühlens des zweiten Teils (48) des heißen Gases das Übertragen von Wärme von dem zweiten Teil des heißen Gases zu Speisewasser (64) zum Erzeugen von Dampf (66) umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den Schritt des Übertragens von Wärme von dem ersten Teil des heißen Gases (46) zu Speisewasser (64) vor dessen Ausdehnung, um zusätzlichen Dampf (66) zu erzeugen.
5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den Schritt des Ausdehnens des Dampfs (68) in einer zweiten Turbine (26), um zusätzliche Wellenleistung zu erzeugen.
6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das heiße Gas teilchenförmige Materie enthält, und weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt des Leitens mindestens des zweiten Teils des heißen Gases (48)- durch einen Filter (23) um mindestens einen Teil der teilchenförmigen Materie zu entfernen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Leitens des zweiten Teils des heißen Gases durch einen Filter (23) nach dem Kühlen des heißen Gases durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch die Schritte des Verbrennens eines zweiten Brennstoffs (18) in dem ersten Teil (46) des heißen. Gases vor der Ausdehnung in der Turbine (36), wodurch der erste Teil des heißen Gases weiter erhitzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin gekennzeichnet durch den Schritt des Erzeugens des festen Brennstoffs (14) und des zweiten Brennstoffs (18), indem Kohle (12) einem Pyrolyseprozeß unterzogen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verbrennens des zweiten Brennstoffs (18) das Einmischen eines zweiten Teils (10) des komprimierten sauerstofführenden Gases (9) in den ersten Teil (46) des heißen Gases umfaßt.
11. Gasturbinensystem zum Erzeugen von Energie aus einem festen Brennstoff (14), umfassend:
a) einen Kompressor (1) zum Erzeugen einer Strömung von unter Druck stehendem sauerstofführendem Gas (4);
b) ein Mittel (20) zum Vergasen des festen Brennstoffs (14) in mindestens einem Teil des komprimierten sauerstofführenden Gases (11), um ein heißes Gas (40) zu erzeugen;
c) eine erste Turbine (36) zum Ausdehnen eines ersten Teils des heißen Gases (49), wodurch Wellenleistung erzeugt und Wärme auf die Turbine (36) übertragen wird, gekennzeichnet durch
d) ein Mittel (30) zum Kühlen eines zweiten Teils des heißen Gases (48), um ein gekühltes Gas (50) zu erzeugen, und
e) ein Mittel zum Kühlen der Turbine (36) durch Lenken des gekühlten Gases (52) zu der Turbine (36) und Übertragen eines Teils der vorher durch das heiße Gas (63) auf die Turbine (36) übertragenen Wärme auf das gekühlte Gas (52).
12. Gasturbinensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (30) zum Kühlen des zweiten Teils des heißen Gases ein Mittel zum übertragen von Wärme von dem zweiten Teil des heißen Gases auf Speisewasser (64) zum Erzeugen von Dampf (66) umfaßt.
DE69807664T 1997-02-27 1998-02-25 Kohlebefeuerte gasturbinenanlage Expired - Lifetime DE69807664T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/807,353 US5918466A (en) 1997-02-27 1997-02-27 Coal fuel gas turbine system
PCT/US1998/003700 WO1998038414A1 (en) 1997-02-27 1998-02-25 Coal fuel gas turbine system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69807664D1 DE69807664D1 (de) 2002-10-10
DE69807664T2 true DE69807664T2 (de) 2003-06-05

Family

ID=25196171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69807664T Expired - Lifetime DE69807664T2 (de) 1997-02-27 1998-02-25 Kohlebefeuerte gasturbinenanlage

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5918466A (de)
EP (1) EP0966594B1 (de)
JP (1) JP2001513860A (de)
KR (1) KR20000075666A (de)
CN (1) CN1249016A (de)
CA (1) CA2281722A1 (de)
DE (1) DE69807664T2 (de)
WO (1) WO1998038414A1 (de)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE507116C2 (sv) * 1995-12-11 1998-03-30 Abb Carbon Ab Förgasningsanordning och kraftanläggning
CA2264157C (en) * 1997-06-24 2005-01-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Steam cooling apparatus for gas turbine
US6293087B2 (en) * 1997-06-27 2001-09-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Pressurized fluidized bed combined electricity generation system
JP3621809B2 (ja) * 1997-06-27 2005-02-16 三菱重工業株式会社 複合発電システムにおけるガスタービン出力増加方法
US6167692B1 (en) * 1998-06-29 2001-01-02 General Electric Co. Method of using fuel gas expander in power generating plants
US6202782B1 (en) * 1999-05-03 2001-03-20 Takefumi Hatanaka Vehicle driving method and hybrid vehicle propulsion system
US6101983A (en) * 1999-08-11 2000-08-15 General Electric Co. Modified gas turbine system with advanced pressurized fluidized bed combustor cycle
DE19941685C1 (de) * 1999-09-01 2000-07-20 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zur Erhöhung des Drucks eines Gases
EP1314872A4 (de) * 1999-11-10 2005-06-01 Hitachi Ltd Gasturbine und kühlungsmethode dafür
DE10035676A1 (de) * 2000-07-21 2002-02-07 Siemens Ag Gasturbine und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine
JP2008121513A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン発電システムおよびそのカロリ異常検知方法
US7908841B2 (en) * 2008-10-08 2011-03-22 General Electric Company Gasifier and cyclone separator for coal combustion
EP2230389A1 (de) * 2009-01-26 2010-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Synthesegasbrennstoffsystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Synthesegasbrennstoffsystems
JP5317833B2 (ja) * 2009-05-28 2013-10-16 株式会社東芝 蒸気タービン発電設備
US20110005747A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 Loebig James C Method and system for enhanced oil recovery
EP2597287A1 (de) * 2011-11-28 2013-05-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb einer stationären Gasturbine mit einem niederkalorischen oder mittelkalorischen Brennstoff sowie stationäre Gasturbine dafür
US9376931B2 (en) * 2012-01-27 2016-06-28 General Electric Company Turbomachine passage cleaning system
US20140056766A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Uop Llc Methane Conversion Apparatus and Process Using a Supersonic Flow Reactor
JP6010489B2 (ja) * 2013-03-12 2016-10-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 熱電可変型コジェネレーションシステム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2463851A (en) * 1944-11-30 1949-03-08 Wright Aeronautical Corp Turbine cooling system
CH297551A (de) * 1950-11-16 1954-03-31 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Gasturbinenanlage.
US2970807A (en) * 1957-05-28 1961-02-07 Messerschmitt Ag Rotor blades for gas turbines
US4845940A (en) * 1981-02-27 1989-07-11 Westinghouse Electric Corp. Low NOx rich-lean combustor especially useful in gas turbines
US4677829A (en) * 1986-02-07 1987-07-07 Westinghouse Electric Corp. Method for increasing the efficiency of gas turbine generator systems using low BTU gaseous fuels
DE4213023A1 (de) * 1992-04-21 1993-10-28 Asea Brown Boveri Verfahren zum Betrieb eines Gasturbogruppe
US5388395A (en) * 1993-04-27 1995-02-14 Air Products And Chemicals, Inc. Use of nitrogen from an air separation unit as gas turbine air compressor feed refrigerant to improve power output
JP2733188B2 (ja) * 1993-06-18 1998-03-30 川崎重工業株式会社 加圧型ガス化炉による石炭直接燃焼ガスタービン複合発電システム
US5406786A (en) * 1993-07-16 1995-04-18 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated air separation - gas turbine electrical generation process
US5392595A (en) * 1993-08-06 1995-02-28 United Technologies Corporation Endothermic fuel energy management system
US5469699A (en) * 1994-10-14 1995-11-28 Foster Wheeler Development Corporation Method and apparatus for generating electrical energy utilizing a boiler and a gas turbine powered by a carbonizer

Also Published As

Publication number Publication date
CN1249016A (zh) 2000-03-29
JP2001513860A (ja) 2001-09-04
US5918466A (en) 1999-07-06
CA2281722A1 (en) 1998-09-03
EP0966594A1 (de) 1999-12-29
WO1998038414A1 (en) 1998-09-03
EP0966594B1 (de) 2002-09-04
KR20000075666A (ko) 2000-12-26
DE69807664D1 (de) 2002-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69807664T2 (de) Kohlebefeuerte gasturbinenanlage
DE69517623T2 (de) Dampfeinspritzgasturbinensystem mit Hochdruckdampfturbine
EP2382029B1 (de) Gasturbine mit strömungsteilung und rezirkulation
DE602004011762T2 (de) Verfahren zum betrieb einer gasturbinengruppe
DE102004039164A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Energie in einer eine Gasturbine umfassenden Energieerzeugungsanlage sowie Energieerzeugungsanlage zur Durchführung des Verfahrens
CH698466A2 (de) Verbrennungssystem mit Gasturbine und Sauerstoffquelle.
WO2005083238A1 (de) Kraftanlage mit kohlefeuerung
EP1099041B1 (de) Gas- und dampfturbinenanlage
DE4303174A1 (de) Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie
EP1099042B1 (de) Gas- und dampfturbinenanlage
DD295695A5 (de) Kombinierte gas- und dampfturbinen-anlage mit kohlevergasung
DE60034529T2 (de) Brenngasentspannungsturbine für einen sauerstoffaufblas-vergaser und zugehöriges verfahren
EP0086261A1 (de) Kombinierter Gas-/Dampfturbinenprozess
DE112006002028B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine sowie Gasturbine zur Durchführung des Verfahrens
DE102009038323A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Biomasse
DE3907217A1 (de) Verfahren zum betreiben eines kombinierten gasturbinen-/dampfturbinen-prozesses
CH682357A5 (de)
DE112006001991B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine
EP0868599B1 (de) Verfahren zum betreiben einer gasturbine und danach arbeitende gasturbine
WO1992021858A1 (de) Verfahren zur umweltverträglichen erzeugung von energie in einer kombinierten gas-dampfkraftanlage und anlage zur durchführung des verfahrens
EP0650554A1 (de) Verfahren zum betreiben einer gasturbine.
DE2802361C2 (de) Dampfkraftwerk mit einem Wirbelschicht-Dampferzeuger
DE102011054666A1 (de) Kombikraftwerkssystem mit integrierter Brennstoffvergasung, das eine stickstoffgekühlte Gasturbine aufweist
EP0394281A1 (de) Druckaufgeladen betreibbare wirbelschichtfeuerung.
DE2403928A1 (de) Thermisches kraftwerk mit einem druckgaserzeuger

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Ref document number: 966594

Country of ref document: EP

Representative=s name: PETER BERG, 80339 MUENCHEN, DE