EP1893848A2 - Steam generation plant and method for operation and retrofitting of a steam generation plant - Google Patents

Steam generation plant and method for operation and retrofitting of a steam generation plant

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Publication number
EP1893848A2
EP1893848A2 EP06754116A EP06754116A EP1893848A2 EP 1893848 A2 EP1893848 A2 EP 1893848A2 EP 06754116 A EP06754116 A EP 06754116A EP 06754116 A EP06754116 A EP 06754116A EP 1893848 A2 EP1893848 A2 EP 1893848A2
Authority
EP
European Patent Office
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air
steam
line
compressor
flue gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06754116A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Gericke
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.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Turbo AG
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 MAN Turbo AG filed Critical MAN Turbo AG
Publication of EP1893848A2 publication Critical patent/EP1893848A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25J3/04593—The air gas consuming unit is also fed by an air stream
    • F25J3/046—Completely integrated air feed compression, i.e. common MAC
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    • F25J3/04612—Heat exchange integration with process streams, e.g. from the air gas consuming unit
    • F25J3/04618—Heat exchange integration with process streams, e.g. from the air gas consuming unit for cooling an air stream fed to the air fractionation unit
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    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04969—Retrofitting or revamping of an existing air fractionation unit
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    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/80—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being carbon dioxide
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    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/70—Steam turbine, e.g. used in a Rankine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/80—Integration in an installation using carbon dioxide, e.g. for EOR, sequestration, refrigeration etc.
    • 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]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • 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
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the illustrated steam generator 1 is designed as a forced circulation steam generator. The following description is also applicable to a drum boiler.
  • the steam generator 1 has a combustion chamber 8, which is provided with a furnace operated with gaseous fuel firing. Basically, the operation on a coal basis, taking into account a flue gas cleaning is possible.
  • the evaporator heating surfaces of the combustion chamber 8 is followed by a superheater 9.
  • a subsequent to the superheater 9 high pressure steam line 10 is guided to the high pressure part 4 of the steam turbine set 2.
  • the Abdampfaustritt the high pressure part 4 is connected via a connecting line 11 with a reheater 12 of the steam generator 1.
  • the reheater 12 is connected on the outlet side via an intermediate steam line 13 to the central pressure part 5 of the steam turbine set 2.
  • the medium-pressure part 5 is the low-pressure part 6 downstream of the steam side.
  • an air line 23 is branched off and led to an air compressor 24.
  • the outlet of the air compressor 24 is guided to an air separation plant 25.
  • the oxygen outlet of the air separation plant 25 is connected via an oxygen line 26 to a gas mixer 27, which is arranged in the air supply line 21 between the air preheater 3 and the firing of the combustion chamber 8 of the steam generator 1.
  • a drive steam turbine 28 ' is shown, which is not acted upon by intermediate steam but with bleed steam.
  • the tapping steam is removed at a suitable tapping stage 47 of the steam turbine set 2 and fed via a steam line 29 'of the drive steam turbine 28'.
  • a recirculation fan 37 is arranged downstream of the flue gas duct 22 downstream of the regenerative air preheater 3 and a branch to a chimney 36. Downstream of

Abstract

The invention relates to a steam generation plant, comprising a steam generator (1) with a combustion chamber (8), an evaporator, a superheater (9), an intermediate superheater (12), a condenser (14), a feed water preheater (16, 19, 19') regeneratively heated by steam, a steam turbine set (2) with a high-pressure section (4), a medium pressure section (5) and a low-pressure section (6), a flue gas line (22), connected to the combustion chamber (8), an air supply line (21), for the supply of combustion air to the burner in the combustion chamber (8) and an air preheater (3) with flue gas and combustion air passing therethrough. An air line (23) branches off from the air supply line (21) downstream of the air preheater (3) in said steam generation plant and supplies an air-fractionation unit (25). Air coolers (34, 35) are arranged in the air line (23) through which the condensate or feed water from the condensate/feed water circuit from the steam generator (1) flows. The oxygen output from the air fractionation unit (25) is connected to the burner of the combustion chamber (8) by means of an oxygen line (26).

Description

Beschreibung description
Dampferzeugungsanlage und Verfahren zum Betreiben und Nachrüsten einer DampferzeugeranlägeSteam generating plant and method for operating and retrofitting a Dampfzeugeranläge
Die Erfindung betrifft eine Dampferzeugungsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben oder Nachrüsten einer Dampferzeugeranlage nach Anspruch 17 oder Anspruch 23.The invention relates to a steam generating plant with the features of the preamble of claim 1 and a method for operating or retrofitting a steam generator plant according to claim 17 or claim 23.
Derartige Dampferzeugungsanlagen erzeugen durch die Verbrennung des fossilen Brennstoffes CO2, das für die Zerstörung der Ozonschicht in der Atmosphäre verantwortlich gemacht wird. Von der Industrie und den Universitäten werden daher im Kraftwerksbereich gemeinsame Entwicklungen zur Abtrennung von CO2 aus dem Rauchgas eingeleitet.Such steam generators produce CO 2 due to the combustion of the fossil fuel, which is responsible for the destruction of the ozone layer in the atmosphere. The industry and universities are therefore initiating joint developments in the field of power plants for the separation of CO 2 from the flue gas.
Zu den gemeinsamen Entwicklungen gehören die Umwandlung von CO mit H2O zu CO2 und H2 mit anschließender Abtrennung des CO2 (IGCC-Verfahren) und die Verbrennung des fossilen Brennstoffes mit reinem Sauerstoff und anschließender CO2-Abtrennung (Oxy-Fuel-Verfahren) . Der Neubau von Dampferzeugungsanlagen unter Anwendung des Oxy-Fuel-Verfahrens wird nach heutiger Einschätzung erst zu einem späteren Zeitpunkt in etwa 10 bis 20 Jahren zu realisieren und dann auch noch mit erheblichen Investitionskosten verbunden sein.Common developments include the conversion of CO with H 2 O to CO 2 and H 2 with subsequent separation of CO 2 (IGCC process) and the combustion of the fossil fuel with pure oxygen followed by CO 2 separation (oxy-fuel combustion). Procedure). The new construction of steam generating plants using the oxy-fuel process will, according to current estimates, only be realized at a later time in about 10 to 20 years and then also be associated with considerable investment costs.
Bei der Nachrüstung von vorhandenen, konventionell gefeuerten Kraftwerken könnte die Situation durchaus günstiger sein, da die Investitionen erheblich geringer ausfallen werden. Auf Grund der im Zusammenhang mit der Verbrennung mit reinem Sauerstoff verbundenen CO2- Abscheidungen kommen für eine Oxy-Fuel-Nachrüstung aus Kostengründen und wegen der Größe der einzusetzenden Verdichtereinheiten nur Kraftwerksblöcke im größeren Leistungsbereich von 100 bis 300 MW in Frage .When retrofitting existing, conventionally-fired power plants, the situation could be more favorable, since investments will be significantly lower. Due to the associated with the combustion of pure oxygen CO 2 - deposits come for an oxy fuel retrofit for cost reasons and because of the size of the compressor units to be used only power plant blocks in the larger power range of 100 to 300 MW in question.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäßeThe invention is based on the object, a generic
Dampferzeugungsanlage derart mit einer Feuerung unter Verwendung von reinem Sauerstoff (Oxy-Fuel-Verfahren) nachzurüsten, dass die Dampferzeugungsanlage sowohl nach dem Oxy-Fuel-Verfahren zu betreiben ist als auch im konventionellen Betrieb arbeiten kann.Retrofit steam generating plant with a furnace using pure oxygen (oxy-fuel method) so that the Steam generating plant can operate both according to the oxy-fuel process and can operate in conventional operation.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Dampferzeugungsanlage und einem Verfahren zum Betreiben oder Nachrüsten einer solchen Anlage erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 oder des Anspruchs 17 oder 23 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved in a generic steam generating plant and a method for operating or retrofitting such a system according to the invention by the characterizing features of claim 1 or claim 17 or 23. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Durch die erfindungsgemäße Nachrüstung auf das Oxy-Fuel-Verfahren wird in der erfindungsgemäßen Dampferzeugungsanlage die vorhandene regenerative Speisewasservorwärmung sowie die vorhandene Luftvorwärmung auf der Rauchgasseite des Dampferzeugers einbezogen und die Zwischenüberhitzung herangezogen. Die Schaltung der Dampferzeugungsanlage ist auf der Verbrennungsluftseite so gewählt, dass ein Betrieb mit Luft als alleinigen Sauerstoffträger weiterhin uneingeschränkt möglich ist. Die Nachrüstung zu einer Oxy-Fuel-Anlage erfolgt damit ohne eine Beeinträchtigung der konventionellen Dampferzeugungsanlage im möglichen Frischluftbetrieb. Eine Skalierung auf größere Einheiten ist möglich.The inventive retrofitting to the oxy-fuel process in the steam generation plant according to the invention, the existing regenerative feedwater pre-heating and the existing air preheating on the flue gas side of the steam generator is included and used the reheating. The circuit of the steam generating plant is selected on the combustion air side so that operation with air as sole oxygen carrier continues to be possible without restriction. The retrofit to an oxy-fuel plant is thus carried out without affecting the conventional steam generating plant in the possible fresh air mode. Scaling to larger units is possible.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden zusammen mit den Vorteilen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Several embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail below together with the advantages of the invention. Show it:
Fig. 1 das Schaltbild einer Dampferzeugungsanlage mit einerFig. 1 shows the circuit diagram of a steam generating plant with a
Nachrüstung auf den Betrieb mit Sauerstoff (Oxy-Fuel-Betrieb) undRetrofitting to operation with oxygen (oxy-fuel operation) and
Fig. 2 bis 4 weitere Ausführungsformen der Dampferzeugeranläge nach Fig. 1.2 to 4 further embodiments of the Dampfampfereranläge of FIG. 1.
Die Dampferzeugungsanlage umfasst einen Dampferzeuger 1 mit einem Wasser-Dampf-Kreislauf , einen Dampfturbinensatz 2 sowie eine Luftzuführung, eine Rauchgasabführung und einen von Rauchgas beheizten regenerativen Luftvorwärmer (Brennluft-Vorwärmer) 3. Insoweit ist die Dampferzeugungsanlage von konventioneller Bauart. Sie wird im Folgenden nur kurz insoweit erläutert, wie es für das Verständnis der Erfindung notwendig ist.The steam generating plant comprises a steam generator 1 with a water-steam cycle, a steam turbine set 2 and an air supply, a flue gas discharge and a regenerative air preheater heated by flue gas (combustion air pre-heater) 3. In that regard, the steam generating plant of conventional design. She is in the Below only briefly explained insofar as it is necessary for the understanding of the invention.
Der Dampfturbinensatz 2 besteht aus einem Hochdruckteil 4, einem Mitteldruckteil 5 und einem Niederdruckteil 6, die auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind und einen Generator 7 zur Erzeugung elektrischer Energie antreiben.The steam turbine set 2 consists of a high-pressure part 4, a medium-pressure part 5 and a low-pressure part 6, which are arranged on a common shaft and drive a generator 7 for generating electrical energy.
Der dargestellte Dampferzeuger 1 ist als Zwangdurchlaufdampferzeuger ausgebildet. Die nachfolgende Beschreibung ist auch auf einen Trommelkessel anwendbar. Der Dampferzeuger 1 weist eine Brennkammer 8 auf, die mit einer mit gasförmigem Brennstoff betriebenen Feuerung versehen ist. Grundsätzlich ist auch der Betrieb auf Kohlebasis unter Berücksichtigung einer Rauchgasreinigung möglich. Den Verdampferheizflächen der Brennkammer 8 ist ein Überhitzer 9 nachgeschaltet. Eine sich an den Überhitzer 9 anschließende Hochdruckdampfleitung 10 ist zu dem Hochdruckteil 4 des Dampfturbinensatzes 2 geführt. Der Abdampfaustritt des Hochdruckteiles 4 ist über eine Verbindungsleitung 11 mit einem Zwischenüberhitzer 12 des Dampferzeugers 1 verbunden. Der Zwischenüberhitzer 12 ist austrittsseitig über eine Zwischendampfleitung 13 mit dem Mitteldruckteil 5 des Dampfturbinensatzes 2 verbunden. Dem Mitteldruckteil 5 ist dampfseitig der Niederdruckteil 6 nachgeschaltet .The illustrated steam generator 1 is designed as a forced circulation steam generator. The following description is also applicable to a drum boiler. The steam generator 1 has a combustion chamber 8, which is provided with a furnace operated with gaseous fuel firing. Basically, the operation on a coal basis, taking into account a flue gas cleaning is possible. The evaporator heating surfaces of the combustion chamber 8 is followed by a superheater 9. A subsequent to the superheater 9 high pressure steam line 10 is guided to the high pressure part 4 of the steam turbine set 2. The Abdampfaustritt the high pressure part 4 is connected via a connecting line 11 with a reheater 12 of the steam generator 1. The reheater 12 is connected on the outlet side via an intermediate steam line 13 to the central pressure part 5 of the steam turbine set 2. The medium-pressure part 5 is the low-pressure part 6 downstream of the steam side.
Der Abdampfaustritt des Niederdruckteiles 6 ist zu einem Kondensator 14 geführt. An den Kondensator 14 ist eine Kondensatleitung 15 angeschlossen, in der sich eine Kondensatpumpe 15' befindet. In der Kondensatleitung 15 sind hintereinander mehrere Niederdruckspeisewasservorwärmer 16, ein thermischer Speisewasserentgaser 17, eine Hochdruckspeisewasserpumpe 18 und mehrere Hochdruckspeisewasservorwärmer 19, 19' angeordnet. Der letzte Hochdruckspeisewasservorwärmer 19' ist mit einem zusätzlichen und Rauchgas beheizten Speisewasservorwärmer oder dem Verdampfer des Dampferzeugers 1 verbunden. Die Speisewasservorwärmer 16, 19 sind durch Anzapfdampf des Hochdruckteiles 4, des Mitteldruckteiles 5 und des Niederdruckteiles 6 des Dampfturbinensatzes 2 beheizt. Ein Gebläse 20 ist in einer Luftzuführungsleitung 21 angeordnet, die an den eintrittsseitigen Luftteil des regenerativen Luftvorwärmers 3 angeschlossen und stromabwärts von dem Luftvorwärmer 3 zu der Feuerung der Brennkammer 8 geführt ist, um diese mit Verbrennungsluft zu versorgen. An den Rauchgasaustritt des Dampferzeugers 1 ist eine Rauchgasleitung 22 angeschlossen, die zu dem eingangsseitigen Gasteil des regenerativen Luftvorwärmers 3 geführt ist. Aus zeichnerischen Gründen ist in der Zeichnung die Rauchgasleitung 22 an den Stellen „b" unterbrochen dargestellt. Im Anschluss an den Luftvorwärmer 3 ist die Rauchgasleitung 22 zu einem Kamin 36 geführt.The Abdampfaustritt the low pressure part 6 is guided to a condenser 14. To the condenser 14, a condensate line 15 is connected, in which a condensate pump 15 'is located. A plurality of low-pressure feedwater preheaters 16, a thermal feedwater degasser 17, a high-pressure feedwater pump 18 and a plurality of high-pressure feedwater preheaters 19, 19 'are arranged one after the other in the condensate line 15. The last Hochdruckspeisewaservorwärmer 19 'is connected to an additional and flue gas heated feedwater or the evaporator of the steam generator 1. The feedwater preheaters 16, 19 are heated by bleed steam of the high-pressure part 4, the medium-pressure part 5 and the low-pressure part 6 of the steam turbine set 2. A blower 20 is disposed in an air supply pipe 21 which is connected to the inlet side air part of the regenerative air preheater 3 and guided downstream of the air preheater 3 to the furnace 8 to supply it with combustion air. To the flue gas outlet of the steam generator 1, a flue gas line 22 is connected, which is guided to the input-side gas part of the regenerative air preheater 3. For illustrative reasons, the flue gas duct 22 is shown interrupted at the points "b" in the drawing, following the air preheater 3, the flue gas duct 22 is led to a chimney 36.
Die bisherigen Ausführungen beziehen sich auf eine konventionelle Dampferzeugungsanlage. Nunmehr wird die Nachrüstung der Dampferzeugeranlage zu einer Oxy-Fuel-Anlage beschrieben. Diese Nachrüstung kann nachträglich an einer vorhandenen oder von Anfang an bei einer neuen Dampferzeugeranlage vorgenommen werden.The previous statements relate to a conventional steam generation plant. Now the retrofitting of the steam generator plant is described to an oxy-fuel plant. This retrofit can be made later on an existing or from the beginning at a new steam generator.
Von der Luftzuführungsleitung 21 ist stromabwärts von dem Luftvorwärmer 3 eine Luftleitung 23 abgezweigt und zu einem Luftkompressor 24 geführt. Der Austritt des Luftkompressors 24 ist zu einer Luftzerlegungsanlage 25 geführt. Der Sauerstoffausgang der Luftzerlegungsanlage 25 ist über eine Sauerstoffleitung 26 mit einem Gasmischer 27 verbunden, der in der Luftzuführungsleitung 21 zwischen dem Luftvorwärmer 3 und der Feuerung der Brennkammer 8 des Dampferzeugers 1 angeordnet ist.From the air supply line 21 downstream of the air preheater 3, an air line 23 is branched off and led to an air compressor 24. The outlet of the air compressor 24 is guided to an air separation plant 25. The oxygen outlet of the air separation plant 25 is connected via an oxygen line 26 to a gas mixer 27, which is arranged in the air supply line 21 between the air preheater 3 and the firing of the combustion chamber 8 of the steam generator 1.
Der Luftkompressor 24 ist durch eine Antriebsdampfturbine 28 angetrieben. Die Antriebsdampfturbine 28 ist gemäß Fig. 1 mit Dampf beaufschlagt, der der Zwischendampfleitung 13 zwischen dem Zwischenüberhitzer 12 des Dampferzeugers 1 und dem Mitteldruckteil 5 des Dampfturbinensatzes 2 über eine Dampfleitung 29 entnommen wird. Aus zeichnerischen Gründen ist in der Zeichnung die Dampfleitung 29 an den Stellen „a" unterbrochen dargestellt. Vor dem Eintritt in die Antriebsdampfturbine 28 ist in der Dampfleitung 29 ein Regelventil 30 angeordnet. Der Abdampfaustritt der Antriebsdampfturbine 28 ist zu einem Kondensator 31 geführt, der über eine Kondensatleitung 32, in der eine Pumpe 33 angeordnet ist, mit der Kondensatleitung 15 des Dampferzeugers 1 stromaufwärts des erstenThe air compressor 24 is driven by a drive steam turbine 28. The drive steam turbine 28 is acted upon in accordance with FIG. 1 with steam, which is taken from the intermediate steam line 13 between the reheater 12 of the steam generator 1 and the medium-pressure part 5 of the steam turbine set 2 via a steam line 29. For illustrative reasons, the steam line 29 is shown interrupted at the points "a" in the drawing Before entering the drive steam turbine 28, a control valve 30 is arranged in the steam line 29. The exhaust steam outlet of the drive steam turbine 28 is led to a condenser 31 which overflows a condensate line 32, in a pump 33 is arranged, with the condensate line 15 of the steam generator 1 upstream of the first
Niederdruckspeisewasservorwärmers der Niederdruckspeisewasser- Vorwärmergruppe 16 verbunden ist.Low pressure feedwater pre-heater of the low pressure feedwater preheater group 16 is connected.
Falls die konstruktiven Gegebenheiten am Kondensator 14 es zulassen, kann der Abdampf der Antriebsdampfturbine 28 dem Hauptkondensator 14 des Dampferzeugers 1 zugeführt werden. Dadurch können der Kondensator 31 der Antriebsdampfturbine 28 und die dazu gehörige Kondensatpumpe 33 entfallen.If the structural conditions on the condenser 14 allow it, the exhaust steam of the drive steam turbine 28 can be fed to the main condenser 14 of the steam generator 1. As a result, the capacitor 31 of the drive steam turbine 28 and the associated condensate pump 33 can be omitted.
In der Fig. 2 ist eine Antriebsdampfturbine 28' gezeigt, die nicht mit Zwischendampf sondern mit Anzapfdampf beaufschlagt ist. Der Anzapfdampf wird an einer geeigneten Anzapfstufe 47 des Dampfturbinensatzes 2 entnommen und über eine Dampfleitung 29' der Antriebsdampfturbine 28' zugeführt.2, a drive steam turbine 28 'is shown, which is not acted upon by intermediate steam but with bleed steam. The tapping steam is removed at a suitable tapping stage 47 of the steam turbine set 2 and fed via a steam line 29 'of the drive steam turbine 28'.
Gemäß Fig. 3 kann auch eine Antriebsdampfturbine 28'' eingesetzt werden, die über eine Dampfleitung 29'' mit Dampf aus einer externen Dampfquelle 48 beaufschlagt ist. Diese externe Dampfquelle kann ein direktgefeuerter Dampferzeuger sein.According to FIG. 3, it is also possible to use a drive steam turbine 28 ", which is supplied with steam from an external steam source 48 via a steam line 29". This external source of steam may be a direct fired steam generator.
Anstelle einer Antriebsdampfturbine 28, 28', 28'' kann auch - wie in Fig. 4 gezeigt ist - ein Elektromotor 49 zum Antrieb des Luftkompressors 24 eingesetzt werden.Instead of a drive steam turbine 28, 28 ', 28 "may also - as shown in Fig. 4 - an electric motor 49 are used to drive the air compressor 24.
In der Luftleitung 23 sind zwischen dem Luftvorwärmer 3 und dem Luftkompressor 24 zwei Luftkühler 34, 35 angeordnet. Die Luftkühler 34, 35 sind wie die den Luftkompressor 24 antreibende Antriebsdampfturbine 28 in den Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampferzeugers 1 eingebunden. Der stromauf des Luftvorwärmers 3 liegende Luftkühler 34 ist von Hochdruckspeisewasser durchströmt, das der Kondensatleitung 15 stromabwärts desIn the air line 23 between the air preheater 3 and the air compressor 24, two air cooler 34, 35 are arranged. The air coolers 34, 35 are integrated into the water-steam cycle of the steam generator 1 as the drive steam turbine 28 driving the air compressor 24. The air cooler 34 located upstream of the air preheater 3 is flowed through by high-pressure feed water, which flows downstream of the condensate line 15
Hochdruckspeisewasservorwärmers 19 entnommen und stromaufwärts dieses Hochdruckspeisewasservorwärmers 19 in die Kondensatleitung 15 zurückgeführt wird. Erfolgt die Regelung der Dampftemperatur im Zwischenüberhitzer 12 des Dampferzeugers 1 durch eine interne Rauchgasrezirkulation, dann kann der letzteHigh pressure feedwater pre-heater 19 is removed and upstream of this Hochdruckspeisewaservorwärmers 19 is returned to the condensate line 15. If the control of the steam temperature in the reheater 12 of the steam generator 1 by an internal Flue gas recirculation, then the last one
Hochdruckspeisewasservorwärmer 19' zusätzlich in den Luftkühler 34 eingebunden werden. Der stromabwärts des Luftvorwärmers 3 liegende Luftkühler 35 ist von Niederdruckspeisewasser durchströmt, das der Kondensatleitung 15 stromabwärts der Niederdruckspeisewasser- Vorwärmergruppe 16 entnommen und stromaufwärts derHochdruckspeisewaservorwärmer 19 'are additionally integrated into the air cooler 34. The downstream of the air preheater 3 air cooler 35 is flowed through by low-pressure feed water, the condensate line 15 downstream of the Niederdruckspeisewasser- preheater group 16 and taken upstream of the
Niederdruckspeisewasser-Vorwärmergruppe 16 in die Kondensatleitung 15 zurückgeführt wird.Low pressure feedwater preheater group 16 is returned to the condensate line 15.
In der Rauchgasleitung 22 ist stromabwärts des regenerativen Luftvorwärmers 3 und eines Abzweiges zu einem Kamin 36 ein Rezirkulationsgebläse 37 angeordnet. Stromab desIn the flue gas duct 22 downstream of the regenerative air preheater 3 and a branch to a chimney 36, a recirculation fan 37 is arranged. Downstream of
Rezirkulationsgebläses 37 verzweigt sich die Rauchgasleitung 22 in zwei Rauchgasnebenleitungen 38, 39. Die erste Rauchgasnebenleitung 38 mündet in den Gasmischer 27.Rezirkulationsgebläses 37, the flue gas duct 22 branches into two flue gas side lines 38, 39. The first flue gas secondary line 38 opens into the gas mixer 27th
Die zweite Rauchgasnebenleitung 39 ist zu einem C02-Kompressor 40 geführt. Der C02-Kompressor 40 ist durch einen Expander 42 und einen Motor/Generator 41 angetrieben. Der C02-Kompressor 40 und der Expander 42 sind zusammen mit dem Motor/Generator 41 auf einer Welle angeordnet.The second flue gas secondary line 39 is led to a C0 2 compressor 40. The C0 2 compressor 40 is driven by an expander 42 and a motor / generator 41. The C0 2 compressor 40 and the expander 42 are arranged together with the motor / generator 41 on a shaft.
Wie in den Fig. 3 und 4 beispielhaft dargestellt ist, kann der Motor/Generator 41 auch entfallen. Stattdessen sind der Luftkompressor 24, der Expander 42 und der C02-Kompressor 40 zusammen mit der Antriebsdampfturbine 28'' oder dem Elektromotor 49 als Antriebsmittel auf einem Ein-Wellen-Strang 50 angeordnet. Es sei betont, dass der in den Fig. 3 und 4 gezeigte Antriebsstrang auch in einer Dampferzeugeranlage gemäß den Fig. 1 und 2 eingesetzt werden kann, ebenso wie der Antriebsstrang gemäß den Fig. 1 und 2 in einer Dampferzeugeranlage gemäß den Fig. 3 und 4 möglich ist.As shown by way of example in FIGS. 3 and 4, the motor / generator 41 can also be dispensed with. Instead, the air compressor 24, the expander 42 and the C0 2 compressor 40 are arranged together with the drive steam turbine 28 "or the electric motor 49 as drive means on a single-shaft train 50. It should be emphasized that the drive train shown in FIGS. 3 and 4 can also be used in a steam generator system according to FIGS. 1 and 2, as well as the drive train according to FIGS. 1 and 2 in a steam generator system according to FIGS 4 is possible.
In der zweiten Rauchgasnebenleitung 39 sind vor deren Eintritt in den C02-Kompressor 40 Wärmetauscher 43 zur Abkühlung des Rauchgases unterhalb des Wassertaupunktes angeordnet, wodurch die Abtrennung von Wasser aus dem Rauchgas erfolgt. Die Wärmetauscher 43 sind mit dem Expander 42 über eine Verbindungsleitung 44' durch einen Rankine- Kreisprozess 44 verbunden, in dem als Arbeitsmedium ein Kältemittel mit niedriger Siedetemperatur, z. B. NH3 verwendet wird. Eine an dem Ausgang des Expanders 42 angeschlossene Pumpe 45 sorgt für den Kreislauf des Arbeitsmittels durch die Wärmetauscher 43 und den Expander 42.In the second flue gas secondary line 39 heat exchanger 43 are arranged to cool the flue gas below the water dew point before entering the C0 2 compressor, whereby the separation of water from the flue gas. The heat exchangers 43 are connected to the expander 42 via a connecting line 44 'by a Rankine Circuit 44 connected in the working medium as a refrigerant with a low boiling temperature, eg. B. NH 3 is used. A connected to the output of the expander 42 pump 45 provides for the circulation of the working fluid through the heat exchanger 43 and the expander 42nd
Wie in der Zeichnung dargestellt und zuvor beschrieben ist, sind die über den Luftkompressor 24 zu der Luftzerlegungsanlage 25 führende und die Luftkühler 34, 35 aufnehmende Luftleitung 23 und die von der Luftzerlegungsanlage 25 ausgehende Sauerstoffleitung 26 parallel zu der zur Brennkammer 8 führenden Luftzuführungsleitung 21 geschaltet. Absperr-/Regelventile 46 in der Luftzuführungsleitung 21, der Luftleitung 23, der Sauerstoffleitung 26, der erstenAs shown in the drawing and described above, the leading via the air compressor 24 to the air separation unit 25 and the air cooler 34, 35 receiving air line 23 and outgoing from the air separation unit 25 oxygen line 26 are connected in parallel to the leading to the combustion chamber 8 air supply line 21. Shut-off / control valves 46 in the air supply line 21, the air line 23, the oxygen line 26, the first
Rauchgasnebenleitung 38 und der zweiten Rauchgasnebenleitung 39 sorgen für das Absperren der betreffenden Leitung oder für ein Regeln des durch die betreffende Leitung strömenden Mediums.Flue gas secondary line 38 and the second flue gas secondary line 39 provide for shutting off the relevant line or for regulating the medium flowing through the relevant line.
Die zuvor beschriebene Dampferzeugungsanlage wird wie folgt betrieben. Die für den Oxy-Fuel-Prozess, das heißt die für den Betrieb mit Sauerstoff, notwendige Luft wird hinter dem regenerativen Luftvorwärmer 3 mittels Dampfturbinenkondensat auf möglichst niedrige Temperaturen gekühlt und in dem Luftkompressor 24 auf den für die Luftzerlegungsanlage 25 notwendigen Druck verdichtet.The steam generating plant described above is operated as follows. The air required for the oxy-fuel process, ie for operation with oxygen, is cooled behind the regenerative air preheater 3 by means of steam turbine condensate to the lowest possible temperatures and compressed in the air compressor 24 to the pressure necessary for the air separation plant 25.
Der Antrieb des Luftkompressors 24 erfolgt mittels der Antriebsdampfturbine 28, 28', welche mit Zwischendampf aus dem Zwischenüberhitzer 12 oder mit Anzapfdampf aus der Anzapfstufe 47 des Mitteldruckteiles 5 der Dampfturbine 2 gespeist wird. Die Minderleistung des Dampfturbinensatzes 2 ist dabei gering, da die Entnahme des Zwischen- oder Anzapfdampfes durch die Verschiebung der Wärme der Verbrennungsluft in den Kondensatkreislauf des Dampferzeugers 1 mengenmäßig teilweise kompensiert wird, indem die Anzapfstellen der Dampfleitungen auf der Mitteldruck- und der Niederdruckseite geschlossen oder nur teilgeöffnet sind. Das anfallende Kondensat der Antriebsdampfturbine 28, 28' wird in den Kondensatkreislauf des Dampferzeugers 1 integriert. Dadurch werden kein zusätzlicher Entgaser und kein zusätzliches Dampf-Kondensatsystem notwendig. Durch die Wärmeverschiebung der Wärme der Verbrennungsluft aus dem Luftvorwärmer 3 in den Kondensat-Speisewasser-Kreislauf des Dampferzeugers 1 erfolgt eine weitestgehende Kompensation der Minderleistung durch die Entnahme des Zwischendampfes oder des Anzapfdampfes für den Antrieb der Antriebsdampfturbine 28, 28'.The drive of the air compressor 24 by means of the drive steam turbine 28, 28 ', which is fed with intermediate steam from the reheater 12 or with bleed steam from the tap 47 of the medium-pressure part 5 of the steam turbine 2. The reduced power of the steam turbine set 2 is small because the removal of the intermediate or bleed steam is quantitatively partially compensated by the displacement of the heat of the combustion air in the condensate circuit of the steam generator 1 by the tapping points of the steam lines on the medium-pressure and low-pressure side closed or only are partially open. The resulting condensate of the drive steam turbine 28, 28 'is integrated into the condensate circuit of the steam generator 1. As a result, no additional degasser and no additional steam condensate system necessary. Due to the heat displacement of the heat of the combustion air from the air preheater 3 in the condensate feedwater circuit of the steam generator 1, a largely compensation of the reduced power by removing the intermediate steam or the bleed steam for driving the drive steam turbine 28, 28 '.
Ist das Schluckvermögen des Dampfturbinensatzes 2 ausreichend und hat der Generator 7 noch zusätzliche Reserven, so könnte man den Antrieb des Luftkompressors 24 von der Zwischendampf-Schiene, bestehend aus Zwischendampfleitung 13 und Anzapfstufe 47, des Mitteldruckteiles 5 des Dampfturbinensatzes 2 entkoppeln. Hierbei bieten sich zum Antrieb sowohl ein Elektro-Motor als auch ein reiner Dampfturbinen-Prozess mit einem direktgefeuerten Dampferzeuger an. Der Vorteil solcher Konzeptionen liegt bei letzterem sowohl in der freien Auswahl der Dampfparameter als auch in der verbesserten Dynamik des Umschaltvorganges der Dampferzeugungsanlage auf reinen Luftbetrieb, im Falle eines Trips der zusätzlichen Turbomaschinen für den Oxy-Fuel- Prozess. Zur Effizienz-Steigerung des Antriebs-Prozesses könnten die Zwischen- und Nachkühlerwärmen des Luftverdichters 24 nutzbringend in das Anlagenkonzept der Nachrüstung integriert werden.If the absorption capacity of the steam turbine set 2 is sufficient and the generator 7 still has additional reserves, then one could decouple the drive of the air compressor 24 from the intermediate steam rail, consisting of intermediate steam line 13 and tapping stage 47, of the medium-pressure part 5 of the steam turbine set 2. Both an electric motor and a pure steam turbine process with a directly fired steam generator are available for this purpose. The advantage of such concepts lies in the latter both in the free choice of steam parameters and in the improved dynamics of the switching process of the steam generating plant to pure air operation, in the case of a trip of the additional turbomachinery for the oxy-fuel process. To increase the efficiency of the drive process, the intermediate and aftercooler heat of the air compressor 24 could be usefully integrated into the retrofit plant concept.
Die Luft für die Luftzerlegungsanlage 25 wird durch den Luftkompressor 24 auf den notwendigen Druck für die Luftzerlegungsanlage 25 komprimiert. Bei steigenden Leistungen der Dampferzeugungsanlage bietet sich die Kombination von Axial- und Radialkompressoren mit Zwischen- und Nachkühlern an. Grundsätzlich ist auch ein rein motorischer Antrieb möglich.The air for the air separation plant 25 is compressed by the air compressor 24 to the necessary pressure for the air separation plant 25. With increasing capacities of the steam generating plant, the combination of axial and radial compressors with intermediate and aftercoolers is ideal. Basically, a purely motorized drive is possible.
Das Anfahren der Dampferzeugungsanlage erfolgt mit 100%-Last des Gebläses 20, wobei etwa 60 % der Luftzerlegungsanlage 25, d. h. Mindestlast der Luftzerlegungsanlage 25, und etwa 40 % der Luftmenge dem Dampferzeuger 1, d. h. Mindestlast desThe startup of the steam generating plant is carried out with 100% load of the blower 20, wherein about 60% of the air separation plant 25, d. H. Minimum load of the air separation plant 25, and about 40% of the air volume to the steam generator 1, d. H. Minimum load of
Zwangdurchlaufdampferzeugers oder eines Naturumlaufkesseis, zugeführt wird. Die angegebenen Werte können je nach Verfahren entsprechend variieren. Der Dampferzeuger 1 fährt solange im Teillast- Frischluftbetrieb, bis die entsprechende O2-Qualität in der Luftzerlegungsanlage 25 erreicht wird. Dann erfolgt die Umschaltung auf Oxy-Fuel-Betrieb vom Teillast-Luftbetrieb auf den entsprechenden Teillast-Sauerstoffbetrieb. Weitere Laststeigerungen erfolgen dann unter Berücksichtigung der zulässigen Werte der Luftzerlegungsanlage 25. Das Abfahren von Sauerstoff- auf Luftbetrieb erfolgt dann in umgekehrter Richtung.Forced flow steam generator or Naturumlaufkesseis, is supplied. The values given may vary according to the method. The steam generator 1 runs in the partial load fresh air operation until the corresponding O 2 quality is achieved in the air separation plant 25. Then the switchover takes place on oxy-fuel operation from part-load air mode to the corresponding part-load oxygen mode. Further increases in load then take place taking into account the permissible values of the air separation plant 25. The transition from oxygen to air operation then takes place in the reverse direction.
Durch den Wegfall des Stickstoffes bei der Sauerstoffverbrennung reduzieren sich im Vergleich mit dem Frischluftbetrieb die Rauchgasmassenströme im Rauchgasweg des Dampferzeugers 1 entsprechend bei gleichzeitiger erheblicher Steigerung der Feuerungstemperaturen. Die Steigerung der Feuerungstemperaturen würde zu erheblichen Wärmebelastungen der Rohre in der Brennkammer 8 des Dampferzeugers 1 führen. Durch die Eindüsung einer vorbestimmten hohen Rauchgasrückführung in das Feuerungssystem des Dampferzeugers 1 über den Gasmischer 27 werden jedoch sowohl die Massenströme als auch die Verbrennungstemperaturen auf ähnliche Werte wie im Frischluftbetrieb eingeregelt. Durch das Zusammenführen von Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas im Gasmischer 27 werden ähnliche O2-Gehalte wie im Frischluftbetrieb erreicht. Aus thermodynamisehen Gründen wird das rezirkulierte Rauchgas hinter dem Luftvorwärmer 3 abgezogen.By eliminating the nitrogen in the oxygen combustion reduced in comparison with the fresh air operation, the flue gas mass flows in the flue gas path of the steam generator 1 accordingly while significantly increasing the firing temperatures. The increase in the firing temperatures would lead to significant heat loads on the tubes in the combustion chamber 8 of the steam generator 1. By injecting a predetermined high flue gas recirculation into the firing system of the steam generator 1 via the gas mixer 27, however, both the mass flows and the combustion temperatures are adjusted to similar values as in the fresh air mode. By combining oxygen and recirculated flue gas in the gas mixer 27 similar O 2 contents are achieved as in the fresh air mode. For thermodynamic reasons, the recirculated flue gas is withdrawn behind the air preheater 3.
Wie bereits erwähnt, sind alle zum Oxy-Fuel-Prozess gehörenden Anlagenteile zu der Dampferzeugungsanlage parallel geschaltet. Außerdem sind in der Luftzuführungsleitung 21, der Luftleitung 23, der Sauerstoffleitung 26, der ersten Rauchgasnebenleitung 38 und der zweiten Rauchgasnebenleitung 39 Absperr- /Regelventile 46 angeordnet. Auf diese Weise ist der Oxy-Fuel-Prozess so in die Dampferzeugungsanlage 1 integriert, dass jederzeit auch ein reiner Frischluftbetrieb ohne SauerstoffZuführung möglich ist. Dazu sind die entsprechenden Absperr- /Regelventile 46 zu schließen. Ein reiner Frischluftbetrieb der Dampferzeugungsanlage 1 ist auch bei einem Ausfall oder einem Abschalten der Turbomaschinen wie Luftverdichter 24, Expander 42 und C02-Kompressor 40 möglich. Ein Kurzschluss nach beendeter Montage der parallel geschalteten, zum Oxy-Fuel-Prozess gehörenden Anlagenteile erfolgt während der Revisionszeit der Dampferzeugeranlage . Die restlichen Rauchgase, vorwiegend aus CO2 und H2O bestehend, werden zur Entfernung des Wasseranteiles über den Rankine-Kreisprozess 44 auf NH3-Basis weit unterhalb des Wassertaupunktes des Rauchgases abgekühlt. Durch die dabei frei werdende Verdampfungswärme des Wasserdampfanteils und der latenten Wärme der Rauchgase kann zusätzliche elektrische Energie über den Expander 42 gewonnen werden.As already mentioned, all plant parts belonging to the oxy-fuel process are connected in parallel to the steam generating plant. In addition, 39 shut-off / control valves 46 are arranged in the air supply line 21, the air line 23, the oxygen line 26, the first flue gas secondary line 38 and the second flue gas secondary line 39. In this way, the oxy-fuel process is integrated into the steam generating plant 1, that at any time a pure fresh air operation without oxygen supply is possible. For this purpose, the corresponding shut-off / control valves 46 are to close. A pure fresh air operation of the steam generating plant 1 is also possible in case of failure or shutdown of turbomachinery such as air compressor 24, expander 42 and C0 2 compressor 40. A short circuit after completion of the parallel connected, belonging to the oxy-fuel process plant components takes place during the inspection time of the steam generator system. The remaining flue gases, consisting mainly of CO 2 and H 2 O, are cooled to remove the water content via the Rankine cycle process 44 on NH 3 basis far below the water dew point of the flue gas. Due to the released heat of vaporization of the water vapor content and the latent heat of the flue gases, additional electrical energy can be obtained via the expander 42.
Der Expander 42 treibt über den Motor-/Generator 41 den C02-Kompressor 40 an, der je nach Verwendungszweck die erforderlichen vorbestimmten CO2-Enddrücke liefert. Dabei kann eine Verdichtung auf 200 bar für einen EOR-Prozess (Enhanced Oil-Recovering-Prozess) erreicht werden. Je nach der geforderten Antriebsleistung des Kompressors 40 liegt entweder Motor- oder Generatorbetrieb vor. The expander 42 drives via the motor / generator 41 to the C0 2 compressor 40, which supplies the required predetermined CO 2 end pressures depending on the intended use. In this case, a compression to 200 bar for an EOR process (Enhanced Oil Recovering Process) can be achieved. Depending on the required drive power of the compressor 40 is either motor or generator operation.

Claims

Patentansprüche claims
1. Dampferzeugungsanlage umfassend1. Steam generating plant comprising
- einen Dampferzeuger (1) mit einer Brennkammer (8), einem Verdampfer, einem Überhitzer (9), einem Zwischenüberhitzer (12), einem Kondensator (14) , durch Dampf regenerativ beheizten Speisewasservorwärmern (16, 19, 19'),- a steam generator (1) with a combustion chamber (8), an evaporator, a superheater (9), a reheater (12), a condenser (14), steam regeneratively heated feedwater preheaters (16, 19, 19 '),
- einen Dampfturbinensatz (2) mit einem Hochdruckteil (4), einem Mitteldruckteil (5) und einem Niederdruckteil (6),a steam turbine set (2) having a high-pressure part (4), a medium-pressure part (5) and a low-pressure part (6),
- eine Rauchgasleitung (22) im Anschluss an die Brennkammer (8),a flue gas duct (22) following the combustion chamber (8),
- eine Luftzuführungsleitung (21) zur Zuführung von Verbrennungsluft in die Feuerung der Brennkammer (8) ,- An air supply line (21) for supplying combustion air in the firing of the combustion chamber (8),
- einen von Rauchgas und Verbrennungsluft durchströmten Luftvorwärmer (3) dadurch gekennzeichnet,characterized by a flue gas and combustion air flow through the air preheater (3) characterized
- dass von der Luftzuführungsleitung (21) stromabwärts von dem Luftvorwärmer (3) eine absperrbare Luftleitung (23) abgezweigt und zu einer Luftzerlegungsanlage (25) geführt ist, dass in der Luftleitung (23) Luftkühler (34, 35) angeordnet sind, die von Kondensat bzw. Speisewassser aus dem Kondensat/Speisewasser-Kreislauf des Dampferzeugers (1) durchströmt sind und- that from the air supply line (21) downstream of the air preheater (3) a closable air line (23) is branched off and led to an air separation plant (25), that in the air line (23) air cooler (34, 35) are arranged, the Condensate or feed water from the condensate / feedwater circuit of the steam generator (1) are flowed through and
- dass der Sauerstoffausgang der Luftzerlegungsanlage (25) über eine Sauerstoffleitung (26) mit der Feuerung der Brennkammer (8) verbunden ist.- That the oxygen outlet of the air separation plant (25) via an oxygen line (26) with the firing of the combustion chamber (8) is connected.
2. Dampferzeugungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftleitung (23) zwischen den Luftkühlern (34, 35) und der Luftzerlegungsanlage (25) ein Luftkompressor (24) angeordnet ist.2. Steam generating plant according to claim 1, characterized in that in the air line (23) between the air coolers (34, 35) and the air separation plant (25) an air compressor (24) is arranged.
3. Dampferzeugungsanlage Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die über den Luftkompressor (24) zu der Luftzerlegungsanlage (25) führende und die Luftkühler (34, 35) aufnehmende Luftleitung (23) und die von der Luftzerlegungsanlage (25) ausgehende Sauerstoffleitung (26) parallel zu der zur Brennkammer (8) führenden Luftzuführungsleitung (21) geschaltet sind.3. Steam generating plant according to claim 1 or 2, characterized in that via the air compressor (24) leading to the air separation plant (25) and the air cooler (34, 35) receiving the air line (23) and the air separation plant (25) outgoing oxygen line ( 26) parallel to the combustion chamber (8) leading air supply line (21) are connected.
4. Dampferzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftzuführungsleitung (21), der Luftleitung (23) und Sauerstoffleitung (26) jeweils ein Absperr- /Regelventil (46) angeordnet ist.4. Steam generating plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the air supply line (21), the air line (23) and oxygen line (26) each have a shut-off / control valve (46) is arranged.
5. Dampferzeugungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkompressor (24) durch eine Antriebsdampfturbine (28) angetrieben ist, die mit Dampf aus dem Zwischenüberhitzer (12) des Dampferzeugers (1) beaufschlagt ist.5. Steam generating plant according to claim 2, characterized in that the air compressor (24) by a drive steam turbine (28) is driven, which is acted upon with steam from the reheater (12) of the steam generator (1).
6. Dampferzeugungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkompressor (24) durch eine Antriebsdampfturbine (28') angetrieben ist, die mit Dampf aus einer Anzapfstufe (a') des Dampfturbinensatzes (2) beaufschlagt ist.6. Steam generating plant according to claim 2, characterized in that the air compressor (24) by a drive steam turbine (28 ') is driven, which is acted upon with steam from a bleed stage (a') of the steam turbine set (2).
7. Dampferzeugungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkompressor (24) durch eine Antriebsdampfturbine (28'') angetrieben ist, die mit Dampf aus einer externen Dampfquelle (48) beaufschlagt ist.7. Steam generating plant according to claim 2, characterized in that the air compressor (24) by a drive steam turbine (28 '') is driven, which is acted upon by steam from an external steam source (48).
8. Dampferzeugungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkompressor (24) durch einen Elektromotor (49) angetrieben ist.8. Steam generating plant according to claim 2, characterized in that the air compressor (24) by an electric motor (49) is driven.
9. Dampferzeugungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsdampfturbine (28, 28') mit einem Kondensator (31) verbunden ist, dessen Kondensataustritt mit dem Kondensatkreislauf des Dampferzeugers (1) verbunden ist.9. Steam generating plant according to claim 5 or 6, characterized in that the drive steam turbine (28, 28 ') is connected to a condenser (31) whose condensate outlet is connected to the condensate circuit of the steam generator (1).
10. Dampferzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Rauchgasleitung (22) stromabwärts von dem Luftvorwärmer (3) eine erste Rauchgasnebenleitung (38) abgezweigt ist, dass die erste Rauchgasnebenleitung (38) zu einem Gasmischer (27) geführt ist, dass in den Gasmischer (27) die von der Luftzerlegungsanlage (25) kommende Sauerstoffleitung (26) und die Luftzuführungsleitung (21) einmünden und dass der Gasmischer (27) mit der Feuerung der Brennkammer (8) verbunden ist.10. Steam generating plant according to one of claims 1 to 9, characterized in that from the flue gas line (22) downstream of the air preheater (3) a first flue gas secondary line (38) is branched off, that the first flue gas secondary line (38) to a gas mixer (27). is guided, that in the gas mixer (27) coming from the air separation plant (25) oxygen line (26) and the air supply line (21) open and that the gas mixer (27) is connected to the firing of the combustion chamber (8).
11. Dampferzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass von der Rauchgasleitung (22) stromabwärts von dem Luftvorwärmer (3) eine zweite Rauchgasnebenleitung (39) abgezweigt ist und dass die zweite Rauchgasnebenleitung (39) zu einem C02-Kompressor (40) geführt ist.11. Steam generating plant according to one of claims 1 to 10, characterized in that from the flue gas line (22) downstream of the air preheater (3) a second flue gas secondary line (39) is branched off and that the second flue gas secondary line (39) to a C0 2 compressor (40) is guided.
12. Dampferzeugungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Rauchgasnebenleitung (39) Wärmetauscher (43) zur Kühlung der beim Betrieb der Brennkammer (8) mit Sauerstoff aus der Luftzerlegungsanlage (25) entstehenden Rauchgase unter deren Wassertaupunkt angeordnet sind und dass die Wärmetauscher (43) mit einem Expander (42) über eine Verbindungsleitung (44') durch einen Rankine-Kreisprozess (44) unter Verwendung eines Kältemittels mit niedriger Siedetemperatur verbunden sind.12. Steam generating plant according to claim 11, characterized in that in the second flue gas secondary line (39) heat exchangers (43) for cooling during operation of the combustion chamber (8) with oxygen from the air separation plant (25) resulting flue gases are arranged under the water dew point and that the Heat exchangers (43) are connected to an expander (42) via a connecting line (44 ') through a Rankine cycle (44) using a low-boiling-point refrigerant.
13. Dampferzeugungsanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der C02-Kompressor (40) durch den Expander (42) angetrieben ist.13. Steam generating plant according to claim 11 or 12, characterized in that the C0 2 -compressor (40) by the expander (42) is driven.
14. Dampferzeugungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem C02-Kompressor (40) und dem Expander (42) ein Motor/Generator (41) angeordnet ist.14. Steam generating plant according to claim 13, characterized in that between the C0 2 -compressor (40) and the expander (42), a motor / generator (41) is arranged.
15. Dampferzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkompressor (24), der Expander (42), der C02-Kompressor (40) und das Antriebsmittel aus Antriebsdampfturbine (28, 28', 28'') oder Elektromotor (49) auf einem gemeinsamen Ein-Wellen-Strang (50) angeordnet sind.15. Steam generating plant according to one of claims 11 to 13, characterized in that the air compressor (24), the expander (42), the C0 2 compressor (40) and the drive means of the drive steam turbine (28, 28 ', 28'') or electric motor (49) on a common single-shaft strand (50) are arranged.
16. Dampferzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampferzeuger (1) einer bestehenden oder neu installierten Dampferzeugungsanlage durch die Luftkühler (34, 35) , den Luftverdichter (24) , die Luftzerlegungsanlage (25) , den Rankine-Kreislauf (44) und den C02-Kompressor (40) nachrüstbar ausgeführt ist.16. Steam generating plant according to one of claims 1 to 13, characterized in that the steam generator (1) of an existing or newly installed steam generating plant by the air cooler (34, 35), the air compressor (24), the air separation plant (25), the Rankine- Retrofittable circuit (44) and the C0 2 compressor (40) is executed.
17. Verfahren zum Betreiben einer Dampferzeugungsanlage umfassend17. A method for operating a steam generating plant comprising
- einen Dampferzeuger (1) mit einer Brennkammer (8), einem Verdampfer, einem Überhitzer (9), einem Zwischenüberhitzer (12), einem Kondensator (14), Speisewasservorwärmern (16, 19, 19'), die durch Dampf regenerativ beheizt werden,- A steam generator (1) with a combustion chamber (8), an evaporator, a superheater (9), a reheater (12), a condenser (14), Speisewasservorwärmern (16, 19, 19 '), which are regeneratively heated by steam .
- einen Dampfturbinensatz (2) mit einem Hochdruckteil (4), einem Mitteldruckteil (5) und einem Niederdruckteil (6),a steam turbine set (2) having a high-pressure part (4), a medium-pressure part (5) and a low-pressure part (6),
- eine Rauchgasleitung (22), die an die Brennkammer (8) angeschlossen wird,a flue gas duct (22) which is connected to the combustion chamber (8),
- eine Luftzuführungsleitung (21), über die Verbrennungsluft in die Feuerung der Brennkammer (8) zugeführt wird,an air supply line (21) via which combustion air is supplied into the furnace of the combustion chamber (8),
- einen Luftvorwärmer (3), der von Rauchgas und Verbrennungsluft durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet,- An air preheater (3), which is traversed by flue gas and combustion air, characterized
- dass stromabwärts von dem Luftvorwärmer (3) ein Luftstrom über eine Luftleitung (23) abgezweigt und zu einer Luftzerlegungsanlage (25) geführt wird,- that downstream of the air preheater (3) an air stream via an air line (23) is diverted and fed to an air separation plant (25),
- dass der Luftstrom in der Luftleitung (23) durch Kondensat bzw. Speisewassser aus dem Kondensat/Speisewasser-Kreislauf des Dampferzeugers (1) gekühlt wird,- That the air flow in the air line (23) by condensate or feed water from the condensate / feedwater circuit of the steam generator (1) is cooled,
- dass der gekühlte Luftstrom in einer Luftzerlegungsanlage (25) in einen O2-Anteil und einen N2-Anteil zerlegt wird- That the cooled air flow in an air separation plant (25) is decomposed into an O 2 content and a N 2 content
- und dass der O2-Anteil über eine Sauerstoffleitung (26) der Feuerung der Brennkammer (8) zugeführt wird.- And that the O 2 content via an oxygen line (26) of the firing of the combustion chamber (8) is supplied.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Betrieb der Brennkammer (8) mit Sauerstoff aus der Luftzerlegungsanlage (25) entstehenden Rauchgase stromabwärts von dem Luftvorwärmer (3) über eine zweite Rauchgasnebenleitung (39) abgezweigt werden, dass die Rauchgase unter ihren Wassertaupunkt in Wärmetauschern (43) durch einen diese Wärmetauscher (43) und einen Expander (42) umfassenden Rankine-Kreisprozess (44) unter Verwendung eines Kältemittels mit niedriger Siedetemperatur gekühlt und anschließend in einem C02-Kompressor (40) verdichtet werden .18. The method according to claim 17, characterized in that during operation of the combustion chamber (8) with oxygen from the air separation plant (25) resulting flue gases are diverted downstream of the air preheater (3) via a second flue gas side line (39) that the flue gases below cooled their water dew point in heat exchangers (43) by a heat exchanger (43) and an expander (42) comprising Rankine cycle (44) using a low boiling temperature refrigerant and then compressed in a C0 2 compressor (40) become .
19. Verfahren Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Abschalten oder einem Ausfall der Turbomaschinen, bestehend aus Luftkompressor (24), Expander (42), CO2-Kompressor (40), und einem Schließen der Absperr- /Regelventile (46) der Dampferzeuger (1) mit Frischluft über die Luftzuführungsleitung (21) betrieben wird.19. The method claim 17 or 18, characterized in that after a shutdown or a failure of the turbomachinery consisting of air compressor (24), expander (42), CO 2 compressor (40), and closing the shut-off / control valves ( 46) of the steam generator (1) with fresh air via the air supply line (21) is operated.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass während der Revisionszeit der Dampferzeugeranlage die zu dem Dampferzeuger (1) parallel geschalteten Einrichtungen nach Montageende kurz geschlossen werden .20. The method according to any one of claims 17 to 19, characterized in that during the inspection period of the steam generator system to the steam generator (1) connected in parallel devices are closed shortly after assembly.
21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem C02-Kompressor (40) das im Wesentlichen aus CO2 und zu einem geringen Anteil aus H2O bestehende Rauchgas auf einen für den weiteren Verwendungszweck erforderlichen Austrittsdruck verdichtet wird.21. The method according to claim 18, characterized in that in the C0 2 -compressor (40), the flue gas consisting essentially of CO 2 and to a small extent from H 2 O is compressed to an outlet pressure required for the further intended use.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbindung von Zwischen- und Nachkühlwärmen des Luftverdichters (24) über den Rankine- Kreisprozess (44) mit der Verbindungsleitung (44'), den Wärmetauschern (43) und dem Expander (42) zusätzliche Antriebsenergie für den CO2-Verdichter (40) erzeugt wird.22. The method according to any one of claims 18 to 21, characterized in that the integration of intermediate and Nachkühlwärmen the air compressor (24) via the Rankine cycle (44) with the connecting line (44 '), the heat exchangers (43) and the Expander (42) additional drive power for the CO 2 compressor (40) is generated.
23. Verfahren zum Nachrüsten einer Dampferzeugungsanlage umfassend23. A method for retrofitting a steam generating plant comprising
- einen Dampferzeuger (1) mit einer Brennkammer (8), einem Verdampfer, einem Überhitzer (9), einem Zwischenüberhitzer (12), einem Kondensator (14), Speisewasservorwärmern (16, 19, 19'), die durch Dampf regenerativ beheizt werden,- A steam generator (1) with a combustion chamber (8), an evaporator, a superheater (9), a reheater (12), a condenser (14), Speisewasservorwärmern (16, 19, 19 '), which are regeneratively heated by steam .
- einen Dampfturbinensatz (2) mit einem Hochdruckteil (4), einem Mitteldruckteil (5) und einem Niederdruckteil (6),a steam turbine set (2) having a high-pressure part (4), a medium-pressure part (5) and a low-pressure part (6),
- eine Rauchgasleitung (22), die an die Brennkammer (8) angeschlossen wird, - eine Luftzuführungsleitung (21) , über die VerbrennungsIuft in die Feuerung der Brennkammer (8) zugeführt wird,a flue gas duct (22) which is connected to the combustion chamber (8), an air supply line (21), via which combustion air is supplied into the furnace of the combustion chamber (8),
- einen Luftvorwärmer (3), der von Rauchgas und Verbrennungsluft durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet,- An air preheater (3), which is traversed by flue gas and combustion air, characterized
- dass stromabwärts von dem Luftvorwärmer (3) ein Luftstrom über eine Luftleitung (23) abgezweigt und zu einer Luftzerlegungsanlage (25) geführt wird,- that downstream of the air preheater (3) an air stream via an air line (23) is diverted and fed to an air separation plant (25),
- dass der Luftstrom in der Luftleitung (23) durch Kondensat bzw. Speisewassser aus dem Kondensat/Speisewasser-Kreislauf des Dampferzeugers (1) gekühlt wird,- That the air flow in the air line (23) by condensate or feed water from the condensate / feedwater circuit of the steam generator (1) is cooled,
- dass der gekühlte Luftstrom in einer Luftzerlegungsanlage (25) in einen O2-Anteil und einen N2-Anteil zerlegt wird- That the cooled air flow in an air separation plant (25) is decomposed into an O 2 content and a N 2 content
- und dass der O2-Anteil über eine Sauerstoffleitung (26) der Feuerung der Brennkammer (8) zugeführt wird.- And that the O 2 content via an oxygen line (26) of the firing of the combustion chamber (8) is supplied.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Betrieb der Brennkammer (8) mit Sauerstoff aus der Luftzerlegungsanlage (25) entstehenden Rauchgase stromabwärts von dem Luftvorwärmer (3) über eine zweite Rauchgasnebenleitung (39) abgezweigt werden, dass die Rauchgase unter ihren Wassertaupunkt in Wärmetauschern (43) durch einen diese Wärmetauscher (43) und einen Expander (42) umfassenden Rankine-Kreisprozess (44) unter Verwendung eines Kältemittels mit niedriger Siedetemperatur gekühlt und anschließend in einem C02-Kompressor (40) verdichtet werden .24. The method according to claim 23, characterized in that during operation of the combustion chamber (8) with oxygen from the air separation plant (25) resulting flue gases are diverted downstream of the air preheater (3) via a second flue gas secondary line (39) that the flue gases under their water dew point in heat exchangers (43) are cooled by a Rankine cycle process (44) comprising this heat exchanger (43) and an expander (42) using a low boiling temperature refrigerant and then compressed in a C0 2 compressor (40).
25. Verfahren Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Abschalten oder einem Ausfall der Turbomaschinen, bestehend aus Luftkompressor (24), Expander (42), C02-Kompressor (40), und einem Schließen der Absperr- /Regelventile (46) der Dampferzeuger (1) mit Frischluft über die Luftzuführungsleitung (21) betrieben wird.25. The method claim 23 or 24, characterized in that after a shutdown or failure of turbomachinery consisting of air compressor (24), expander (42), C0 2 compressor (40), and closing the shut-off / control valves ( 46) of the steam generator (1) with fresh air via the air supply line (21) is operated.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass während der Revisionszeit der Dampferzeugeranlage die zu dem Dampferzeuger (1) parallel geschalteten Einrichtungen nach Montageende kurz geschlossen werden .26. The method according to any one of claims 23 to 25, characterized in that during the inspection time of the steam generator system to the steam generator (1) in parallel switched devices are closed shortly after installation.
27. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in dem C02-Kompressor (40) das im Wesentlichen aus CO2 und zu einem geringen Anteil aus H2O bestehende Rauchgas auf einen für den weiteren Verwendungszweck erforderlichen Austrittsdruck verdichtet wird.27. The method according to claim 24, characterized in that in the C0 2 compressor (40), the flue gas consisting essentially of CO 2 and to a small extent from H 2 O is compressed to a discharge pressure required for the further intended use.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbindung von Zwischen- und Nachkühlwärmen des Luftverdichters (24) über den Rankine- Kreisprozess (44) mit der Verbindungsleitung (44'), den Wärmetauschern (43) und dem Expander (42) zusätzliche Antriebsenergie für den CO2-Verdichter (40) erzeugt wird. 28. The method according to any one of claims 24 to 27, characterized in that the integration of intermediate and Nachkühlwärmen the air compressor (24) via the Rankine cycle (44) with the connecting line (44 '), the heat exchangers (43) and the Expander (42) additional drive power for the CO 2 compressor (40) is generated.
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