FI84290B - Foerfarande foer alstring av elektrisk energi och aonga. - Google Patents

Foerfarande foer alstring av elektrisk energi och aonga. Download PDF

Info

Publication number
FI84290B
FI84290B FI862354A FI862354A FI84290B FI 84290 B FI84290 B FI 84290B FI 862354 A FI862354 A FI 862354A FI 862354 A FI862354 A FI 862354A FI 84290 B FI84290 B FI 84290B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
gas turbine
gas
pressure
air
unit
Prior art date
Application number
FI862354A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI84290C (fi
FI862354A (fi
FI862354A0 (fi
Inventor
David Horance Archer
James Robert Hamm
Edward James Vidt
Original Assignee
Westinghouse Electric 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 Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of FI862354A0 publication Critical patent/FI862354A0/fi
Publication of FI862354A publication Critical patent/FI862354A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI84290B publication Critical patent/FI84290B/fi
Publication of FI84290C publication Critical patent/FI84290C/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/003—Gas-turbine plants with heaters between turbine stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants 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
    • F01K23/06—Plants 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
    • F01K23/067—Plants 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • 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
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • 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]
    • 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]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

! 84290
Menetelmä sähköenergian ja höyryn tuottamiseksi - Förfarande för alstring av elektrisk energi och änga
Keksinnön kohteena on menetelmä sähköenergian ja höyryn tuottamiseksi käyttämällä integroitua kiinteän hiilipitoisen polttoaineen kaasutusjärjestelmää polttokaasun tuottamiseksi, joka polttokaasu syötetään kaasuturbiinijärjestelmään, joka käyttää polttokaasua sähkövoiman ja höyryn tuottamiseen, jossa menetelmässä polttokaasua kehitetään kaasuttamalla kiinteää hiilipitoista polttoainetta kaasutinjärjes-telmässä käyttäen höyryä ja ilma-vesi -seosta, minkä jälkeen kaikki hiukkasmainen materiaali poistetaan polttokaasusta ja polttokaasu poltetaan muodostamaan kuumia palokaasuja, joita käytetään kaasuturbiinijärjestelmässä, joka sisältää ainakin yhden puristusyksikön sekä korkeapaine- ja matala-painepaisuntayksiköt, jotka on liitetty generaattoriin sähkövoiman tuottamiseksi, ja kuuman pakokaasun poiston paisuntayksiköistä sekä kaasuturbiinijärjestelmän puristusyksikön vesisuihkuvälijäähdytyksen, millä saadaan aikaan ilma-vesi -seoksen muodostuminen siinä, jolloin kaasuturbiinijärjestelmän kuuma pakokaasu syötetään höyrynkehitys-järjestelmään höyryn tuottamiseksi siinä ja osa höyrystä, joka on tuotettu kuumista pakokaasuista höyrynkehitysjärjestelmässä, syötetään kaasutinjärjestelmään siinä käytettävänä höyrynä.
Tavanomaiset kaasutusmenetelmät, jotka tuottavat poltto-kaasua tavanomaiseen yhdistetyn kierron voimalaitokseen ja joissa happi erotetaan ilmasta hapettimen syöttämiseksi, polttokaasu jäähdytetään ja rikki poistetaan kaasusta märkä-absorptiolla, ovat parhaassa tapauksessa minimaalisesti alhaisempia kustannuksiltaan kuin sähkövoima, joka saadaan tavanomaisista hiiltä polttavista höyryvoimalaitoksista, joissa on savukaasujen rikinpoisto. Sen vuoksi on olemassa tarve yksinkertaistetusta leijupatjakaasutusprosessista, joka on integroitu kaasuturbiiniin ja käyttää turbiinin ilmakompressoriyksikköä hapettimen syöttämiseen, ja tuottaa 2 84290 kuumaa, rikitöntä, vähäpartikkelista kaasua kaasuturbiini-järjestelmään, joka käsittää rekuperaation, uudelleenkuumen-nuksen ja vesisuihkuvälijäähdytyksen ilmakompressorissa. Sellaisella integroidulla järjestelmällä, joka käyttää rekuperaatiota, uudelleenkuumennusta ja vesisuihkuvälijäähdytystä, pitäisi olla alhaisemmat kustannukset ja tehokkaampi sähkövoiman tuotanto.
On olemassa kolme lähestymistapaa käyttää ilman höyrystävää jäähdyttämistä puristuksen aikana kaasuturbiinissa kaasutur-biinikierron, so. märkäpuristus, höyrystävä välijäähdytys ja hikoilujäähdytys, suorituskyvyn parantamiseksi. Märkäpu-ristuksessa hienojakoiset vesipisarat tuodaan ilmavirtaan kompressorin imuaukossa ja ilman puristuslämpö absorboituu, kun nestemäiset vesipisarat höyrystyvät. Höyrystyvässä välijäähdytyksessä vesi suihkutetaan ilmavirtaan jaksottain puristuksen aikana. Hikoilujäähdytyksessä pinnoilla ilman kanssa kosketuksissa oleva vesi höyrystyy jäähdyttäen sekä pinnat että ilman.
Kaikissa näissä lähestymistavoissa on kolme tekijää, jotka pyrkivät parantamaan kaasuturbiinikierron tehokkuutta. Ensiksi, ilman puristustyö vähenee. Toiseksi, suihkutettu vesi höyrystyy osan painealueesta niin, että vesihöyryä puristetaan vain osan painesuhteesta, kun taas se paisuu turbiinissa koko painesuhteen. Lopuksi, puristetun ilman lämpötila alenee, joten suurempi osa turbiinin pakokaasun hukkalämmöstä voidaan absorboida ilman esilämmityksessä.
Tämän keksinnön päätarkoituksena on saada aikaan sähkövoiman ja/tai prosessilämmön/höyryn tuottamiseksi menetelmä, jossa on integroitu hiilen kaasutusjärjestelmä ja polttokaasutur-biinijärjestelmä kokoonpanona, jolla saadaan erityisen tehokas sähkövoiman tuottaminen.
Tämä päämäärä näkyvissä keksintönä on patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa määritelty menetelmä sähköenergian ja höyryn tuottamiseksi.
3 84290
Kaasuturbiinin kompressorin vesisuihkuvälijäähdytyksestä saadaan ilma-vesi -seos käytettäväksi kaasuttimessa samoin kuin kaasuturbiinin polttokammiossa. Integroidulla hiilen kaasutus järjestelmällä ja kaasuturbiinijärjestelmällä, jossa on lämmön talteenotto ja paisuneen kaasun uudelleenlämmitys, saadaan halpa, hyvin tehokas sähkövoiman tuotanto.
Keksintö selviää helpommin seuraavasta erään edullisen suoritusmuodon kuvauksesta, esimerkin avulla, viittaamalla liitteinä oleviin piirustuksiin, joissa:
Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön integroitua järjestelmää, jossa käytetään kaasuturbiinijärjestelmän yhtä puris-tusyksikköä ja välijäähdytystä;
Kuvio 2 esittää kaaviollisesti hiilen kaasutusjärjestelmää käytettäväksi keksinnönmukaisessa integroidussa järjestelmässä; ja
Kuvio 3 esittää kaaviollisesti erästä toista keksinnönmukai-sen integroidun järjestelmän suoritusmuotoa, jossa käytetään kahta kaasuturbiinijärjestelmän puristusyksikköä ja väli jäähdytystä.
Tällä keksinnöllä saadaan aikaan sähkövoiman tuottamiseksi menetelmä, joka sallii yhdistää hiilen kaasuttamisen, jossa on edullisesti dolomiittinen rikinpoisto kaasusta, rekupera-tiiviseen, uudelleenkuumennettavaan kaasuturbiiniin, jossa on märkäpuristus, siten että vesijäähdytetty ilma, joka on tarkoitettu rekuperatiivisen kaasuturbiinin polttoa varten, muodostaa osan ilma-vesi -seoksesta, joka tarvitaan hiilen kaasutukseen ja sulfididolomiitin sulfatointiin. Järjestelmä tuottaa ympäristöllisesti hyväksyttäviä hiilituhkan ja sulfa-toidun dolomiitin päästöjä samanaikaisesti kaasuturbiinin vähäisten rikin palamistuotteiden kanssa halvassa ja hyvin tehokkaassa sähkövoimalaitoksessa.
-. 84290
Kuten kuviossa 1 esitetään on kaasutinjärjestelmässä 1 linja 3 höyryn syöttämiseksi siihen, linja 5 hiilen tai muun kiinteän hiilipitoisen polttoaineen syöttämiseksi, linja 7 ilma-vesi -polttoseoksen syöttämiseksi, ja linja 9 kiinteän absor-bentin syöttämiseksi rikkiä tai mu itä hiilen epäpuhtauksia varten. Kaasutinjärjestelmän kiinteä jäännös poistetaan pitkin linjaa 11, kuri taas kaasutin järjestelmässä 1 tuotetusta polttokaasusta poistetut kiinteät aineet lasketaan pois pitkin linjaa 13, kun taas polttokaasu poistetaan pitkin linjaa 15. Korkeapaineinen polttokaasu jäähdytetään vesi jäähdytys-laitteessa 17, johon vesi syötetään pitkin linjaa 19 ja josta ylimääräinen vesi voidaan poistaa pitkin linjaa 21. Ensisijainen syy polttokaasun jäähdyttämiseen on polttokaasun syöt-tölämpötilan alentaminen linjassa 23, joka johtaa sen jäljessä olevaan korkeapainepolttoyksikköön 25, tai polttimeen. Osa korkeapaineisesta polttokaasusta ohjataan pitkin linjaa 27 paisuttimeen 29, joka voi tuottaa sähköenergiaa siihen liitetyllä generaattorilla 31, ja paisuttimesta 29, alemmassa paineessa, pitkin linjaa 33 matalapaineiseen polttoyksikkeon 35, tai polttimeen. Korkeapaineisen polttoyksikön 25 ja matala-paineisen polttoyksikön 35 kuumat kaasut köytetään kaasutur-biirii järjestelmässä 37. Esitetyssä kaasuturbi i n i järjestelmässä 37 on yksinkertainen puola rakenne, jossa on puristusyksik-kö 39 ja kaksi paisutusvaihetta. Ilma jäähdytetty paisutusvai-he 41 ja höyryjäähdytetty paisutusvaihe 43 käyttävät yhdessä puristusyksikön 39 kanssa generaattoria 45 sähkövoiman tuottamiseksi .
Kuuma pakokaasu johdetaan turbiinijärjestelrnästä 37 pitkin linjaa 47 lämmöntalteenottinieen 49 ja sitten pitkin linjaa 51 höyrynkehitysjärjestelmään, sellaiseen kuten hukkalämpökatti-laan 53. Kukkalämpekattila 53 ori varustettu korkeapainehöy-rystimellä 55, joka tuottaa korkeapaineisen hoyryvirran linjaan 3, joka johtaa kaasutinjärjestelmään 1. Kukkalämpckatti-la 53 on varustettu myös matalapainehöyrystirnellä 57, joka tuottaa linjaan 59 matalapaineisen hoyryvirran, josta osa syötetään kaasuturbiinijärjestelmän 37 höyryjäähdytteiseen paisuntavaiheeseen 43. Hukka 1ämpokattilan 53 pakokaasut pois- 5 84290 tetaan pitkin linjaa 61. Kattilan syöttcvesi johdetaan mata-lapainehöyrystimeen 57 pitkin linjaa 63» jossa on suora syöt-töveden kuumennin 65, johon syötetään osa matalapaineisesta höyryvirrasta, ja korkeapainehöyrystimeen 55 pitkin linjaa 67, pumppuun 69 ja kattilajärjestelmässä olevien korkeapaineesi läm m ityskierukoiden 71 läpi.
Kaasuturbiinijärjestelmän 37 kuumia pakokaasuja käytetään näin hukkalämpökattilassa 53 höyryn tuottamiseen kaasutinjär-jestelmää 1 varten. Korkeapainehöyryn ylimäärä, joka on muodostunut kattilassa 53 ja linjassa 3 ulosoton 70 kautta, tai matalapainehöyryn ylimäärä linjassa 59 ulosoton 72 kautta, voidaan käyttää muissa käyttökohteissa prosessihöyrynlähtee-nä; kun taas lämpimät palamiskaasut linjasta 61 voidaan käyttää prosessilämmönlähteenä vastaavissa k äyttötarkoituksissa.
Tässä keksinnössä käytetään kaasuturbiinijärjestelmän puris-tusyksikön vesisuihkuvälijäähdytystä. Kuten esitetään, suihkuttavat useat vesisuihkut 73 vettä linjasta 75 puristusyk-sikköön 39. Ilmaan, joka syötetään kaasuturbiinijärjestelmään 37 pitkin linjaa 77, suihkutetaan myös vettä haihduttavassa suihkujäähdyttimessä 79 ja sitten ilma siirretään puristusyk-sikköön 39. Ilmajäähdytin tai suihkukammio 81, johon vesi lisätään, on sijoitettu puristusyksikön 39 ja kaasuturbiini-jarjestelmän 37 ilmajäähdytetyn paisutusvaiheen 41 väliin.
Osa kuumasta ilmasta, joka sisältää vettä, johdetaan puris-tusyksiköstä 39 pitkin linjaa 83 kompressoriin 85, joka toimii yhdessä paisuttimen 29 kanssa, ja johdetaan sitten linjaan 7 käytettäväksi kaasutinjärjestelmässä 1. Pääosa kuumasta ilma-vesi -seoksesta linjassa 83 voidaan johtaa linjan 87 läpi, rekuperaattorin 49 läpi ja sitten korkeapainepolttoyk-sikköön 25.
Korkeapainepolttoyksiköstä 25 polttokaasut virtaavat linjan 89 kautta ilmajäähdytteiseen paisuttimeen 41, kun taas ilma-jäähdytteisestä paisuttimesta 41 virtaavat kaasut linjan 91 kautta matalapainepolttokammioyksikköön 35, ja matalapaine- 6 84290 polttokammioyksiköstä 35 polttokaasut siirretään pitkin linjaa 93 höyryjäähdytteiseen paisuttimeen 43.
Kaaviollinen esitys kaasutinjärjestelmän 1 eräästä suoritusmuodosta, joka on käyttökelpoinen tässä kehitysjärjestelmässä, on kuviossa 2. Kiinteän hiilipitoisen polttoaineen 101 kaasuttimessa on kiinteän hiilipitoisen polttoaineen, sellaisen kuten hiilen, ja rikin absorbentin, joka on syötetty linjan 102 kautta, seos, ja se käyttää osan ilmasta, joka sisältää kosteutta ja joka virtaa linjan 7 kautta, syöttövirtana. Hiili linjasta 5 ja rikin absorbentti linjasta 9 yhdistetään edullisesti täyttösuppilossa 103 ja syötetään pitkin linjaa 105, johon sisältyy venttiili 107, säiliöön 109 ja paineistetaan siellä. Säiliöstä 109 johdetaan kiinteä seos pitkin linjaa 111, johon kuuluu venttiili 113, syöttölaitteeseen 115. Syöttölaitteessa 115 kiintoaineiden seos sekoitetaan osaan turbiinin ilmakompressorista tulevasta ilma-vesi -seoksesta ja syötetään kaasuttimeen 101. Jäljelle jäänyt osa ilma-vesi -seoksesta linjasta 7 virtaa erillisen aukon kautta kaasuttimeen 101. Kaasuttimessa 101, joka voi olla rakenteeltaan tavanomainen, kiintoaineiden seos saatetaan kosketuksiin korotetussa lämpötilassa sekä pitkin linjaa 7 syötetyn ilma-vesi -seoksen että linjan 3 kautta syötetyn höyryn kanssa, jolloin linjalla 3 voi olla sivuhaara 117 tai useita sellaisia sivuhaaroja. Kaasuttimessa 101 kiinteä hiilipitoinen polttoaine käsitellään polttokaasuksi, joka poistetaan pitkin linjaa 119. Tuhka ja sulfidoitu kalkkikivi, missä kalkkikiveä käytetään rikin absorboi jana, saatetaan linjasta 7 tulevan ilma-vesi -seoksen ja linjasta 3 tulevan höyryn kanssa kosketuksiin sulfatoiduksi kalkkikiveksi muuttamisen, hiilen palamisen ja kaasuttimen 101 pohjalla 121 jäähdyttämisen vuoksi. Tuhka ja käytetty rikin absorboija poistetaan kaasuttimesta 101 pitkin linjaa 123, johon kuuluu venttiili 125, ja siirretään sitten säiliöön 127. Säiliöstä käytetyt kiintoaineet lasketaan pois kaasutinjärjestelmästä 1 pitkin linjaa 11, joka sisältää venttiilin 128. Kuuma tuotepolttokaasu linjasta 119 siirtyy sykloniin 129 tai muuhun kiintoaineiden erotti-meen, josta mukana tulleet kiintoaineet siirretään pitkin 7 84290 linjaa 131, johon sisältyy venttiili 133, kaasuttimeen 101. Polttokaasu siirretään syklonista 129 pitkin linjaa 135 ja syötetään suodatinlaitteeseen 137. Sen jälkeen kun kaikki jäljellä olevat kiintoaineet on poistettu käyttämällä keraamisia tai metallisia suodattimia, poistetaan kiintoaineeton polttokaasu kaasutinjärjestelmästä 1 pitkin linjaa 15. Linja 3 on varustettu höyryn haaralinjalla 139, joka siirtää osan höyrystä suodatinlaitteeseen höyryn puhdistamista varten, kun taas linjan 139 sivuhaara 141 syöttää höyryä linjaan 131 käytettäväksi hienon jauheen uudelleenkierrättämisessä kaasuttimeen 101. Suodattimesta 137 kiintoaineet siirtyvät pitkin linjaa 143, johon sisältyy venttiili 145, pölysäiliöön 147 ja poistetaan sitten kaasutinjärjestelmästä pitkin linjaa 13, johon sisältyy venttiili 148.
Edullisessa kaasutin järjestelmässä kiinteä hiilipitoinen polttoaine on hiiltä, ligniittiä, turvetta tai biomassaa, ja rikin absorboija on dolomiittia tai kalkkikiveä. Poistettaessa rikkiä kaasumaisesta seoksesta, joka on tuotettu kaasutti-messa, reagoi dolomiitti tai kalkkikivi hiilen rikkikompo-nenttien kanssa muodostaen sulfidiseoksen. Sulfidiseos joutuessaan kosketuksiin höyryn ja ilman kanssa kaasuttimen alaosassa muuttuu sulfatoiduksi seokseksi, joka on ympäristöllisesti vielä hyväksyttävämpi.
Kaaviollinen esitys rekuperoidun, uudelleenlämmitetyn kaasu-turbiinin, jossa on vesisuihkuvälijäähdytys ja integroitu hiilen kaasutusjärjestelmä, toisesta suoritusmuodosta on kuviossa 3. Kaasutinjärjestelmään 1 höyry syötetään pitkin linjaa 3, hiili tai muu kiinteä hiilipitoinen polttoaine pitkin linjaa 5, ilma-vesi -polttoseos pitkin linjaa 7 ja rikin tai muiden hiilessä olevien epäpuhtauksien absorbentti pitkin linjaa 9. Kiinteä kaasutusprosessin jäännös poistetaan pitkin linjaa 11, kun taas polttokaasun suspendoimat kiintoaineet poistetaan sieltä pitkin linjaa 13 ja polttokaasu poistetaan sitten kaasutinjärjestelmästä 1 linjan 15 avulla. Linjassa 15 polttokaasu on korkeassa paineessa. Ensimmäinen osa korkeapaineista polttokaasua siirretään linjaa 201 pitkin korkea- s 84290 painepolttoyksikköön 203* kun taas toinen osa siirretään pitkin linjaa 205 paisuttimeen 207, joka voi tuottaa sähköenergiaa sen yhteydessä olevalla generaattorilla 209, ja paisut-timesta 207 alhaisemmassa paineessa pitkin linjaa 211 matala-painepolttoyksikköön 213. Korkeapainepolttoyksikön 203 ja matalapainepolttoyksikön 213 kuumat kaasut käytetään hyväksi kaasuturbiinijärjestelmässä 215.
Esitetyssä kaasuturbiinijärjestelmässä 215 on kaksipuolainen rakenne, jossa on kaksi puristusyksikköä 217 ja 219, jotka toimivat erilaisilla pyörimisnopeuksilla, ja ilma jäähdytetty paisutusvaihe 221 ja höyryjäähdytetty paisutusvaihe 223 turbiini järjestelmän käyttäessä generaattoria 225 sähkövoiman tuottamiseen.
Turbiinijärjestelmän 215 kuuma pakokaasu johdetaan pitkin linjaa 227, lämmöntalteenottimen 229 kautta ja sitten pitkin linjaa 231 hukkalämpökattilajärjestelmään 233· Hukkalämpökat-tilassa 233 on korkeapainehöyrystin 235, joka kehittää kor-keapainehöyryvirran linjaan 3, joka johtaa kaasutinjärjestelmään 1, kun taas matalapainehöyrystin 237 kehittää matalapai-nehöyryvirran linjaan 239, joka johtaa kaasuturbiinijärjestelmän 215 höyryjäähdytettyyn paisutusvaiheeseen 223· Hukka-lämpökattilan pakokaasu otetaan pois pitkin linjaa 241. Kattilan syöttövesi syötetään matalapainehöyrystimeen 237 pitkin linjaa 243, jossa on suora syöttöveden kuumennin 245, ja korkeapainehöyrystimeen 235 pitkin linjaa 247, pumppuun 249 ja kattilassa olevien korkeapaine-esikuumennuskierukoiden 251 kautta korkeapainehöyrystimeen 235. Kaasuturbiinijärjestelmän 215 kuumaa pakokaasua käytetään näin hukkalämpökattilassa 233 höyryn tuottamiseen kaasutinjärjestelmää 1 varten.
Myös tässä suoritusmuodossa käytetään kaasuturbiinikierron puristusvaiheiden vesisuihkuvälijäähdytystä. Kuten on esitetty, syöttävät useat vesisuihkut vettä kaasuturbiinijärjestelmään 215 pitkin suihkutuslinjoja 253 puristusyksikön 217 ensimmäiseen vaiheeseen ja pitkin linjaa 255 puristusyksikön 219 toiseen vaiheeseen. Kaasuturbiinijärjestelmään 215 pitkin 9 84290 linjaa 257 syötettävään ilmaan suihkutetaan myös vettä höy-rystävässä suihkujäähdyttimessä tai kontaktijäähdyttimessä 259 ja sitten ilma johdetaan puristusvaiheeseen 217. Suihku-tai kontaktijäähdytinkammio 260 on sijoitettu myös puristus-vaiheiden 217 ja 219 väliin ja siihen lisätään vettä, ja lisäksi puristusvaiheen 219 ja ilmajäähdytetyn paisutusvaiheen 221 välissä on suihkukammio 261, johon lisätään myös vettä turbiinin siiven ja potkurin lavan jäähdyttämiseksi.
Osa kaasuturbiinijärjestelmän 215 puristusvaiheen 219 kuumasta ilmasta, joka sisältää vettä, johdetaan pitkin linjaa 263 lisäkompressoriin 265, jonka yhteydessä on moottori, ja syötetään sitten linjaan 7 käytettäväksi kaasutinjärjestelmässä 1. Pääosa tästä linjan 263 kuumasta ilma-vesi -seoksesta johdetaan pitkin linjaa 267, rekuperaattorin 229 kautta ja sitten korkeapainepolttoyksikköön 203.
Korkeapainepolttoyksikön 203 palokaasut virtaavat linjan 269 kautta ilmajäähdytettyyn paisuttimeen 221, kun taas ilmajääh-dytetyn paisuttimen 221 kaasut virtaavat linjan 271 kautta matalapainepolttoyksikköön 213· Matalapainepolttoyksiköstä 213 palokaasut siirtyvät pitkin linjaa 273 höyryjäähdytettyyn paisuttimeen 223.
Tämän menetelmän toiminta olisi seuraava käytettäessä kuvion 3 mukaista suoritusmuotoa. Polttokaasu, sen jälkeen kun kiintoaineet on poistettu, laskettaisiin kaasutinjärjestelmästä pitkin linjaa 15 noin 1000°C lämpötilassa ja 19.7 kg/cm^ (naulaa per neliötuuma absoluutti) paineessa. Ensimmäinen osa kaasuista, jotka ovat näissä tiloissa, johdettaisiin pitkin linjaa 201 korkeapainepolttoyksikköön 203. Toinen osa kaasuista johdettaisiin pitkin linjaa 205 paisuttimeen 207 ja niiden painetta laskettaisiin ja niitä jäähdytettäisiin siellä, ja matalapaineisempi polttokaasu noin 750°C lämpötilassa ja 7 kg/cm^ paineessa johdettaisiin pitkin linjaa 211 matalapainepolttoyksikköön 213· 10 84290
Kaasuturbiinijärjestelmän 215 kuumat pakokaasut päästettäisiin pitkin linjaa 227 noin 550°C lämpötilassa rekuperaatto-riin 229, missä se jäähtyy noin 320°C:een ja johdetaan pitkin linjaa 231 hukkalämpökattilajärjestelmään 233 höyryn tuottamiseksi. Korkeapaineista höyryä tuotetaan korkeapainehöyrys-timessä 235 noin 210°C lämpötilassa ja 21 kg/crn2 paineessa. Kattilan syöttövesi, joka on noin 150°C lämpötilassa ja 7 kg/cm2 paineessa, syötetään syöttövesikuumentimeen 245. Ma-talapaineinen höyry linjassa 239 olisi noin 165°C lämpötilassa ja 7 kg/cm2 paineessa ja siitä johdettaisiin osa matala-paineiseen paisutusyksikköön 223, kun taas hukkalämpökattilan pakokaasu linjassa 241 olisi noin 150°C lämpötilassa.
Kaasuturbiinijärjestelmässä 215 kostutettu ilma, noin 12°C lämpötilassa ja 1 kg/cm2 paineessa ja 90 prosentin kosteudessa, syötetään pitkin linjaa 257 puristusvaiheeseen 217, ja vettä syötetään suihkukammioon 260 ylläpitämään 90 prosentin kosteus puristusvaiheeseen 219. Ilma-vesi -seos linjassa 263 olisi noin 180°C lämpötilassa ja 18.4 kg/cm2 paineessa ja apukompressorissa 265 tapahtuvan puristamisen jälkeen siirtyisi pitkin linjaa 7 kaasutinjärjestelmässä 1 noin 200°C lämpötilassa ja 21 kg/cm2 paineessa. Ilma-vesi -seoksen sivu-virta linjassa 267 kuumennettaisiin kaasuturbiinijärjestelmästä 215 talteenotettujen kuumien pakokaasujen lämmöllä re-kuperaattorissa 229 noin 510°C lämpötilaan ja noin 18 kg/cm2 paineeseen ja johdettaisiin korkeapainepolttoyksikköön 203. Korkeapainepolttoyksikön 203 palokaasut linjassa 269 olisivat noin 1100°C lämpötilassa. Ilmajäähdytetyn paisuttimen kaasut linjassa 271 matalapainepolttoyksikköön 213 olisivat noin 775°C lämpötilassa ja 7 kg/cm2 paineessa, kun taas matalapai-nepolttoyksikön 213 kuumat palokaasut linjassa 273 matalapai-nepaisutusyksikköön olisivat noin 980°C lämpötilassa.
Tällä järjestelmällä saadaan aikaan halpa ja tehokas sähkövoiman tuotanto, käyttäen hiilen kaasutusta ja integroitua kaasuturbiinia, joka aiheuttaa ympäristöllisesti hyväksyttäviä hiilituhkan ja sulfatoidun dolomiitin tai kalkkikiven päästöjä ja vähäisiä rikin palamistuotteita kaasuturbiinistä.

Claims (9)

84290
1. Menetelmä sähköenergian ja höyryn tuottamiseksi käyttämällä integroitua kiinteän hiilipitoisen polttoaineen kaasutus järjestelmää polttokaasun tuottamiseksi, joka polttokaasu syötetään kaasuturbiinijärjestelmään, joka käyttää poltto-kaasua sähkövoiman ja höyryn tuottamiseen, jossa menetelmässä polttokaasua kehitetään kaasuttamalla kiinteää hiilipi-toista polttoainetta kaasutinjärjestelmässä (1) käyttäen höyryä ja ilma-vesi -seosta, minkä jälkeen kaikki hiukkas-mainen materiaali poistetaan polttokaasusta ja polttokaasu poltetaan muodostamaan kuumia palokaasuja, joita käytetään kaasuturbiinijärjestelmässä (37), joka sisältää ainakin yhden puristusyksikön (39) sekä korkeapaine- ja matalapaine-paisuntayksiköt (41, 43), jotka on liitetty generaattoriin (45) sähkövoiman tuottamiseksi, ja kuuman pakokaasun poiston paisuntayksiköistä (41, 43) sekä kaasuturbiinijärjestelmän puristusyksikön (39) vesisuihkuvälijäähdytyksen, millä saadaan aikaan ilma-vesi -seoksen muodostuminen siinä, jolloin kaasuturbiinijärjestelmän (37) kuuma pakokaasu syötetään höyrynkehitysjärjestelmään (53) höyryn tuottamiseksi siinä ja osa höyrystä, joka on tuotettu kuumista pakokaasuista höyrynkehitysjärjestelmässä (53), syötetään kaasutin järjestelmään (1) siinä käytettävänä höyrynä, tunnettu siitä, että ainakin osa ilma-vesi -seoksesta syötetään kaasutinjärjestelmään (1) siinä käytettävänä ilma-vesi -seoksena; ja lisäksi osa höyrystä, joka on tuotettu höyrynkehitysjärjestelmässä mainituista kuumista pakokaasuista, johdetaan (59) kaasuturbiinijärjestelmän matalapainepaisun-tayksikköön (43) tämän matalapainepaisuntayksikön jäähdyttämiseksi .
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpö otetaan talteen (49:ssä) kuumasta pakokaasusta sen jälkeen kun se lasketaan pois kaasuturbiinijärjestelmästä (37) ja ennen kuin se syötetään höyrynkehitys- j ärj estelmään (53). i2 84290
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä on korkeapainepolttoyksikkö (25) ja matalapainepolttoyksikkö (35), ja että korkeapainepolttoyk-sikön (25) korkeapaineiset palokaasut käytetään korkeapaine-paisuntayksikössä (41) ja matalapainepolttoyksikön (35) matalapaineiset palokaasut käytetään matalapainepaisuntayk-sikössä (43).
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuturbiinijärjestelmässä (37) on ensimmäiset ja toiset puristusyksiköt (217, 219) ja että vesisuihkuväli-jäähdytystä käytetään molemmissa puristusyksiköissä.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kaasutinjärjestelmään (1) syötetyn ilma-vesi -seoksen osa lasketaan pois toisesta puristusyksi-köstä (219).
6. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasutinjärjestelmään (1) syötetään kiinteää absorbenttia absorboimaan rikkiä kiinteästä hiili-pitoisesta polttoaineesta.
7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinteä absorbentti valitaan ryhmästä, johon kuuluu dolomiitti ja kalkkikivi.
8. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrynkehitysjärjestelmässä (233), joka tuottaa korkeapaineista höyryä (235:ssä) ja matalapaineista höyryä (237:ssä), kaikki tuotettu ylimääräinen höyry käytetään prosessihöyrynä rinnakkaiskehitysjärjestelmässä.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrynkehitysjärjestelmän lämpimät palokaasut käytetään prosessihöyryn lähteenä rinnakkaiskehitysjärjes-telmässä. 13 84290
FI862354A 1985-06-04 1986-06-03 Foerfarande foer alstring av elektrisk energi och aonga. FI84290C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US74109185 1985-06-04
US06/741,091 US4667467A (en) 1985-06-04 1985-06-04 Method for energy conversion

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI862354A0 FI862354A0 (fi) 1986-06-03
FI862354A FI862354A (fi) 1986-12-05
FI84290B true FI84290B (fi) 1991-07-31
FI84290C FI84290C (fi) 1991-11-11

Family

ID=24979357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI862354A FI84290C (fi) 1985-06-04 1986-06-03 Foerfarande foer alstring av elektrisk energi och aonga.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4667467A (fi)
JP (1) JPS61283728A (fi)
DE (1) DE3618745A1 (fi)
FI (1) FI84290C (fi)
SE (1) SE462759B (fi)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3828534A1 (de) * 1988-08-23 1990-03-08 Gottfried Dipl Ing Roessle Verfahren zur verwertung von energiehaltiger masse, vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens und verwendung eines bei der verwertung anfallenden produkts
EP0361065A1 (en) * 1988-09-28 1990-04-04 Westinghouse Electric Corporation Power generating method using solid fuel for a gas turbine
JP2954972B2 (ja) * 1990-04-18 1999-09-27 三菱重工業株式会社 ガス化ガス燃焼ガスタービン発電プラント
GB9208647D0 (en) * 1992-04-22 1992-06-10 Boc Group Plc Air separation
GB9208646D0 (en) * 1992-04-22 1992-06-10 Boc Group Plc Air separation
JPH08500412A (ja) * 1992-12-30 1996-01-16 コンバッション エンヂニアリング インコーポレーテッド 一体形ガス化併合サイクルシステム用の制御システム
US5595059A (en) * 1995-03-02 1997-01-21 Westingthouse Electric Corporation Combined cycle power plant with thermochemical recuperation and flue gas recirculation
US5572861A (en) * 1995-04-12 1996-11-12 Shao; Yulin S cycle electric power system
US5867977A (en) * 1996-05-14 1999-02-09 The Dow Chemical Company Method and apparatus for achieving power augmentation in gas turbines via wet compression
US5930990A (en) * 1996-05-14 1999-08-03 The Dow Chemical Company Method and apparatus for achieving power augmentation in gas turbines via wet compression
EP0967365B1 (de) * 1998-06-26 2003-07-30 ALSTOM (Switzerland) Ltd Verfahren zum Steuern und Regeln eines Kraftwerkes sowie Kraftwerk zur Durchführung des Verfahrens
EP0978635B1 (de) * 1998-08-05 2003-05-28 ALSTOM (Switzerland) Ltd Verfahren zur Kühlung der thermisch belasteten Strukturen einer Kraftwerksanlage
US6733575B1 (en) 1999-06-18 2004-05-11 N.V. Bekaert S.A. Hot gas filtration system
AU2002255609A1 (en) * 2001-02-28 2002-09-12 The Penn State Research Foundation Reducing nitrogen oxides and carbon loss from emissions
FR2837530B1 (fr) * 2002-03-21 2004-07-16 Mdi Motor Dev Internat Groupe de cogeneration individuel et reseau de proximite
GB0211350D0 (en) * 2002-05-16 2002-06-26 Rolls Royce Plc A gas turbine engine
US7137257B2 (en) * 2004-10-06 2006-11-21 Praxair Technology, Inc. Gas turbine power augmentation method
JP2006125255A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Ebara Corp ガスタービン装置およびガスタービン発電システム
US7451591B2 (en) * 2006-05-08 2008-11-18 Econo-Power International Corporation Production enhancements on integrated gasification combined cycle power plants
DE112007002785A5 (de) 2006-12-01 2009-11-05 Alstom Technology Ltd. Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine
EP2220438B1 (de) * 2007-11-27 2019-07-24 Ansaldo Energia Switzerland AG Verfahren zum betrieb einer kombikraftwerkseinheit mit einer gasturbinenanlage unter verwendung eines zweiten, wasserstoffreichen brennstoffs
DE102009014447A1 (de) * 2009-03-23 2010-09-30 Man Turbo Ag Kraftwerk für IGSC-Prozess
DE102009038322A1 (de) * 2009-08-21 2011-02-24 Krones Ag Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung thermischer Energie aus Biomasse in mechanische Arbeit
DE102009038323A1 (de) * 2009-08-21 2011-02-24 Krones Ag Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Biomasse
WO2012048756A1 (de) * 2010-10-15 2012-04-19 Bühler AG Verfahren und anlage zur herstellung und/oder verarbeitung eines produktes sowie verfahren zum aufrüsten oder umrüsten einer ablage
US10859264B2 (en) * 2017-03-07 2020-12-08 8 Rivers Capital, Llc System and method for combustion of non-gaseous fuels and derivatives thereof
US11473442B1 (en) * 2020-09-22 2022-10-18 Aetherdynamic Power Systems Llc Re-circulating heat pump turbine
SE546323C2 (en) * 2021-08-19 2024-10-08 Phoenix Biopower Ip Services Ab A gas turbine power generation plant and a method for regulating a physical quantity associated therewith

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3020715A (en) * 1957-05-08 1962-02-13 Alfred M Thomsen Method of improving the thermal efficiency of a gas producer-gas turbine assembly
FR2116594A5 (fi) * 1970-10-22 1972-07-21 Progil
US3882671A (en) * 1971-09-14 1975-05-13 Brayton Cycle Improvement Ass Gasification method with fuel gas cooling
US3969089A (en) * 1971-11-12 1976-07-13 Exxon Research And Engineering Company Manufacture of combustible gases
BE793881A (fr) * 1972-01-11 1973-07-11 Westinghouse Electric Corp Appareil pour la desulfurisation et la gazeification complete du charbon
US4132065A (en) * 1977-03-28 1979-01-02 Texaco Inc. Production of H2 and co-containing gas stream and power
US4150953A (en) * 1978-05-22 1979-04-24 General Electric Company Coal gasification power plant and process
US4202167A (en) * 1979-03-08 1980-05-13 Texaco Inc. Process for producing power
US4193259A (en) * 1979-05-24 1980-03-18 Texaco Inc. Process for the generation of power from carbonaceous fuels with minimal atmospheric pollution

Also Published As

Publication number Publication date
FI84290C (fi) 1991-11-11
JPS61283728A (ja) 1986-12-13
US4667467A (en) 1987-05-26
SE8602461L (sv) 1986-12-05
DE3618745A1 (de) 1986-12-04
SE8602461D0 (sv) 1986-05-30
FI862354A (fi) 1986-12-05
FI862354A0 (fi) 1986-06-03
SE462759B (sv) 1990-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI84290B (fi) Foerfarande foer alstring av elektrisk energi och aonga.
EP0642611B1 (en) A process for recovering energy from a combustible gas
US6877322B2 (en) Advanced hybrid coal gasification cycle utilizing a recycled working fluid
US5544479A (en) Dual brayton-cycle gas turbine power plant utilizing a circulating pressurized fluidized bed combustor
CN101287893B (zh) 提高带有一体化燃料气化器的燃气和蒸汽联合发电厂效率的方法
US4468923A (en) Process and plant for generating electrical energy
JPH041428A (ja) ガス化ガス燃焼ガスタービン発電プラント
RU2061184C1 (ru) Способ получения тепловой энергии из водосодержащего топлива на газотурбинной электростанции и газотурбинная электростанция, работающая на водосодержащем топливе
US8752384B2 (en) Carbon dioxide capture interface and power generation facility
GB2029855A (en) Gasification unit
CN100504053C (zh) 内外燃煤一体化联合循环发电系统及发电方法
US4238923A (en) Method of low temperature heat utilization for atmospheric pressure coal gasification
US5218815A (en) Method and apparatus for gas turbine operation using solid fuel
SE9601898D0 (sv) Sätt att generera el i gasturbin på basis av gasformiga bränslen i cykel med restprodukterna koldioxid respektive vatten
US20180080374A1 (en) Gas turbine power generation plant and method for operating such a plant
WO1993024703A1 (en) A process for recovering energy from a combustible gas
US20100199558A1 (en) System and method for operating power generation systems
JP3787820B2 (ja) ガス化複合発電設備
JPH08177522A (ja) 炭化器から動力を供給されるボイラー及びガスタービンを用いて電気エネルギーを発生するための装置及び方法
US5517818A (en) Gas generation apparatus
US5067317A (en) Process for generating electricity in a pressurized fluidized-bed combustor system
RU2272915C1 (ru) Способ работы газопаровой установки
KR970063877A (ko) 고신뢰도 고효율 석탄가스화 복합발전 시스템 및 전력 발생방법
RU2487158C2 (ru) Способ использования угля в парогазовой установке на основе процесса пиролиза
RU165140U1 (ru) Теплоэнергетическая установка

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION