NO163152B - Kombinert gassturbin-dampturbinanlegg med forkoblet kullforgasningsanlegg. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen befatter seg med området kraftverkteknikk

og blir å anvende ved generering av elektrisk strøm ut fra gass og kull ved en kombinasjonsprosess hvor avvarmen fra gassturbinen utnyttes for en etterkoblet dampprosess og der som brensel anvendes kullgass fra et kullforgasningsanlegg.

Ved et kjent anlegg av denne art er gassturbinblokkens avgassledning på sin primærside tilkoblet en damputvikler som inngår i en dampturbinblokk som forøvrig omfatter en høytrykks- og en lavtrykksturbin, en kondensator, en fødevann-beholder og en fødevannspumpe (DE-tidsskri ft "Brennstoffe-Warme-Kraft", 1979, side 214 ff.). En spesiell tilordning

av kullforgasningsanlegget til gassturbinblokken, som består av luf tkornpressor, brennkammer, gassturbin og generator,

kan bestå i at der er etterkoblet kullforgasningsanleggets forgasser en damputvikler til utnyttelse av rågassvarmen og en varmeveksler til å varme opp rengassen ved hjelp av rågassen, og at den foran rågass-rengass-varmeveksleren anordnede damputvikler er utformet som høytrykksdamputvikler hvis sekundærsidige utgang er forbundet med utgangen fra damputvikleren i dampturbinblokken (DE-OS 31 1 4 984 , US-^tids-skrift "Applied Energy", 1982, side 91).

Ved en annen kjent kombinert prosess er et kullforgasningsanlegg og en gassturbinblokk tilordnet hverandre på

en slik måte at en del av det nitrogen som fås i luftsepareringsanlegget, tilføres gassturbinens brennkammer eller brennerne i gassturbinens brennkammer i tillegg til rengassen fra kullforgasningsanlegget, og at den overskytende andel av nitrogenet før inngangen til gassturbin-luftkompressoren tilblandes den fra atmosfæren tilsugede luftstrøm som tiltak for nitrogenreduksjon (DE-OS 31 00 751).

Med utgangspunkt i et kombinert gassturbin-dampturbinanlegg med trekk i. samsvar med hovedkravets innledning (DE-

OS 31 14 984) består den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen, i ved egnet utforming av anlegget å forbedre utnyttelsen av den i rågassen inneholdte varme med sikte på optimering av det totale anleggs virkningsgrad og i den forbindelse samtidig å minimalisere dannelsen av nitrogenoksyder ved forbrenningen av kullgassen i gassturbinblokkens brennkammer.

For løsning av denne oppgave går oppfinnelsen ut på

at der er etterkoblet rågass-rengass-varmeveksleren en lavtrykksdamputvikler hvis sekundærsidige utgang er forbundet med dampturbinens lavtrykksdel, og at nitrogenutløpet fra den i kullforgasningsanlegget inneholdte luftsepareringsinn-retning utelukkende er forbundet med r engassledningen til gassturbinens brennkammer og/eller med brennerne i brennkammeret.

Ved en slik utforming av det samlede anlegg blir den

1 avgassen inneholdte varme på grunn av innmatningen i damp-turbinprosessen utnyttet optimalt, og samtidig blir den nød-vendige energi til reduksjon av nitrogenoksyder i gassturbinens avgass redusert, resp. sammenkoblet med det nødvendige energiforbruk i kullforgasningsanleggets luftspaltningsenhet.

En ytterligere bedring av det totale anleggs virkningsgrad kan oppnås ved at en del av rågassen som forlater høy-trykksvarmeveksleren, blir ført tilbake til kjølesonen i kullforgasningsanleggets forgasser og dermed gjennomgangs-mengden av rågass gjennom høytrykksvarmeveksleren og følgelig varmevekslerens effekt øket.

Et utførelseseksempel på det nye anlegg er vist skjematisk på tegningen.

Det samlede anlegg består av de tre komponenter gassturbinblokk, dampturbinblokk og kullforgasningsanlegg. Gassturbinblokken består av gassturbinen 1, som driver kompressoren 2 og generatoren 3 og sitter foran brennkammeret 4. Avgass-ledningen 5 fører til varmeveksleren 6, som i sin tur inngår i dampturbinblokken. Denne består forøvrig av høytrykksdelen 7, lavtrykksdelen 8 av en dampturbin med tilordnet generator 9, etterkoblet kondensator 10, fødevannsbeholder 11 og føde-vannspumpe 12.

Kul1 forgasningsanlegget inneholder som hovedaggregat forgasseren 15 som følger etter en oksygenkompressor 16 og luftsepareringsenheten 17. Luftsepareringsenheten 17 forsynes med luft fra gassturbinens luftkompressor 2, og luft som behøves i tillegg, kan mates inn via igangkjøringskompressoren 18.

Forgasseren 15 etterfølges av høytrykksvarmeveksleren 19, som på sin sekundærside mates fra dampturbinblokkens føde-vannsbeholder 11 ved hjelp av pumpen 20. Den utviklede høy-trykksdamp blir via ledningen 31 innmatet i dampledningen mellom damputvikleren 6 og høytrykksturbinen 7.

Etter høytrykksdamputvikleren følger rågass-rengass-varmeveksleren 21, som i sin tur etterfølges av lavtrykks-damputvikleren 22. Denne blir på sin sekundærside forsynt med fødevann via pumpen 23 og leverer den utviklede lavtrykks-damp via en dampledning 32 til dampturbinens lavtrykksdel 8.

Varmevekslerne 19, 21 og 22 etterfølges av et vaske-anlegg som består av de to aggregater 26 og 27, samtidig som der til avsvovlingsanlegget 27 er koblet et anlegg til frem-stilling av elementært svovel 28 av det fraskilte hydrogen-sulfid.

Det nitrogen som alt i alt fås i luftsepareringsenheten 17, blir via kompressoren 30 innmatet i brennkammeret 4.

I den forbindelse kan nitrogenet tilblandes rengassen før inngangen i brennkammeret eller føres separat direkte til gassturbin-brennkammerets brennere.

Som et tiltak som bidrar til økonomisk funksjon av det samlede anlegg,, gir oppfinnelsen videre anvisning på at det oksygen som fås fra luftsepareringsanlegget 17, tilføres oksygenkompressoren 16 via et oksygen-bufferlager 34 som står under trykk og er anordnet mellom luftsepareringsanlegget 17 og oksygenkompressoren 16.

På samme måte blir nitrogenet fra luftsepareringsanlegget 17 ledet til nitrogenkompressoren 30 via et nitrogen-bufferlager 35 som likeledes står under trykk.

For å hedre den termiske effekt av høytrykksvarmeveksleren 19 kan man på primaersiden bak denne varmeveksler avgrene gassledningen 33, som fører en del av den til omtrent 400°C (tilstrebet verdi) avkjølte rågass inn i kjølesonen av forgasseren 15.

Claims (4)

1. Kombinert gassturbin-dampturbinanlegg hvor avgassledningert fra den av luftkompressor, brennkammer, gassturbin og generator bestående gassturbinblokk på primærsiden er tilkoblet en damputvikler som i sin tur inngår i en dampturbinblokk som forøvrig inneholder en høytrykks- og en lavtrykks-turbin, en kondensator, en fødevannsbeholder og en fødevannspumpe, og hvor gassturbinens brennkammer er tilkoblet utgangen fra et kullforgasningsanlegg hvis luftutviklerenhet oppviser et utløp for det fraseparerte nitrogen og hvis forgasser etterfølges av en damputvikler til utnyttelse av rågassvarmen og en varmeveksler til oppvarming av rengassen ved hjelp av rågassen, samtidig som den foran rågass-rengass-varmeveksleren anordnede damputvikler er utformet som høytrykks-damputvikler hvis sekundærsidige utgang er forbundet med utgangen fra dampturbinblokkens damputvikler, karakterisert ved at der er etterkoblet rågass-rengass-varmeveksleren (21) en lavtrykksdamputvikler (22) hvis sekundærsidige utgang „ (32) er forbundet med dampturbinens lavtrykksdel (8), og at nitrogenutløpet fra den i kullforgasningsanlegget inneholdte luftsepareringsenhet (17) utelukkende er forbundet med rengassledningen til brennkammeret (4) eller med brennerne i brennkammeret (4).

2. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at utløpet for oksygenet i luftsepareringsanlegget (17) er forbundet med kompressoren (16) via et oksygen-bufferlager (34) som står under trykk.

3. Anlegg som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at utløpet for nitrogenet i luftsepareringsanlegget (17) er forbundet med resirkulasjonskompres-soren (30) via et nitrogen-buf f erlager •'( 3 5) som står under trykk.

4. Anlegg som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at der bak høytrykksdamputvikleren (31) primærsidig er avgrenet en gassledning (33) som er forbundet med gassledningen i kjølesonen av kullforgasningsanleggets forgasser (15).