RU2616640C2 - Способ дооборудования газотурбинной электростанции - Google Patents

Способ дооборудования газотурбинной электростанции Download PDF

Info

Publication number
RU2616640C2
RU2616640C2 RU2014133036A RU2014133036A RU2616640C2 RU 2616640 C2 RU2616640 C2 RU 2616640C2 RU 2014133036 A RU2014133036 A RU 2014133036A RU 2014133036 A RU2014133036 A RU 2014133036A RU 2616640 C2 RU2616640 C2 RU 2616640C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flue gas
separation
electric current
water
separation device
Prior art date
Application number
RU2014133036A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014133036A (ru
Inventor
Кристиан БРУНХУБЕР
Херманн КРЕМЕР
Франк ШТРОБЕЛЬТ
Николас ФОРТМЕЙЕР
Герхард ЦИММЕРМАНН
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
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 Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2014133036A publication Critical patent/RU2014133036A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2616640C2 publication Critical patent/RU2616640C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/042—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts specially adapted for combustion engines
    • 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
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/50—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/40—Sorption with wet devices, e.g. scrubbers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/70—Condensing contaminants with coolers
    • 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
    • Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции. Способ, в котором осуществляют аэродинамическое соединение эксплуатируемой на объекте газовой турбины простого цикла с трубопроводом дымового газа, пригодным для проведения выработанного газовой турбиной дымового газа, соединение трубопровода дымового газа с устройством выработки пара, которое аэрогидродинамически объединено с водно-паровым контуром устройства выработки электрического тока, аэродинамическое соединение устройства отделения СО2 с трубопроводом дымового газа для отделения СО2 из дымового газа в трубопроводе дымового газа и электрическое соединение устройства выработки электрического тока с устройством отделения СО2, причем электрический ток, вырабатываемый водно-паровым контуром устройства выработки электрического тока, обеспечивает независимое электропитание устройства отделения СО2. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции, которая должна дооборудоваться устройством отделения CO2.
Отделение газообразного СО2 из потока отходящего газа установки внутреннего сгорания позволяет уменьшить выброс СО2 в атмосферу. Это, в частности, с точки зрения регламентируемых государственных и межгосударственных мер по уменьшению объемов выброса СО2 является экономическим затратным фактором, которому уделяется все большее внимание в хозяйственном перспективном планировании многих предприятий.
В то же самое время такой способ отделения СО2 также делает возможным целенаправленное накопление газообразного СО2, который может снова использоваться в качестве исходного вещества в специальных технологических способах. В соответствии с этим СО2 может рассматриваться и как ценное основное вещество. Таким способом для технического применения СО2 является, например, способ «повышения нефтеотдачи пласта» (EOR) - англ. „Enhanced Oil Recovery», при котором СО2 закачивается под давлением в подземные геологические пласты нефтяных месторождений с тем, чтобы он растворялся в имеющейся в этих нефтяных месторождениях сырой нефти и одновременно приводил к уменьшению вязкости сырой нефти. Вследствие понижения вязкости текучесть нефти существенно увеличивается и при меньшем сопротивлении течению ее можно легче извлекать из структур горных пород. Одновременно закачанный под давлением в подземные месторождения нефти СО2 служит для того, чтобы повышать окружающее давление в месторождениях, вследствие чего может достигаться направленная текучесть измененной в отношении ее вязкости сырой нефти.
Введенный в нефтяные месторождения газообразный СО2 происходит в настоящее время еще в большинстве случаев из процессов газоперерабатывающей промышленности. В последние годы оказалось, однако, что затратная транспортировка полученного таким способом СО2 от пунктов переработки до нефтяных месторождений требует иногда большой и дорогой системы трубопроводов. Создание такой сети приводит, опять-таки, к значительному увеличению затрат на СО2 и тем самым затрат на добываемую с помощью СО2 сырую нефть.
Поэтому частично уже перешли к тому, чтобы переработку природного газа размещать недалеко от нефтяных месторождений. Так как при добыче нефти, как правило, получают и природный газ в качестве побочного продукта, добытый там природный газ может перерабатываться с относительно невысокими затратами и СО2, следовательно, может добываться с относительно менее высокими затратами.
Другие усилия направляются на то, чтобы в нефтедобывающих регионах выделять СО2 из используемых для добычи нефти энергетических установок внутреннего сгорания. Установки внутреннего сгорания вследствие больших запасов природного газа в нефтедобывающих регионах исполнены в большинстве случаев в виде газовых турбин. Для этого установка внутреннего сгорания для эксплуатации оборудуется соответствующим устройством отделения СО2, причем полученный с помощью устройства отделения СО2 в последующем может перерабатываться. Полученный таким путем СО2 может также закачиваться под давлением непосредственно в нефтяные месторождения для улучшения добычи нефти. Оборудование установки внутреннего сгорания устройством отделения СО2 происходит при этом, как правило, таким образом, что оба компонента проектируются и объединяются друг с другом в единой установке, причем оба компонента в отношении их эксплуатации согласуются соответственно с другим компонентом.
Хотя установка внутреннего сгорания на основе происходящего в ней окислительного сжигания и может производить СО2 в относительно больших количествах, его отделение в подключенном за ней устройстве отделения СО2 возможно только посредством энергоемкого процесса отделения СО2. Это дополнительное потребление энергии, с одной стороны, уменьшает эффективность получения СО2 таким способом в отношении затрат и к тому же общую эффективность системы из установки внутреннего сжигания и устройства отделения СО2.
Следовательно, желательно предложить соответствующий способ дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции устройством отделения СО2, причем способ дооборудования не должен ограничивать полезную мощность газовой турбины, в частности электрическую полезную мощность газовой турбины. Кроме того, желательно дооборудовать уже существующую газотурбинную электростанцию таким образом, чтобы стало возможным эффективное отделение СО2 из дымового газа газотурбинной электростанции. Особенно предпочтительно должно проводиться такое дооборудование газотурбинной электростанции, которое делает возможной по существу энергонезависимую работу аэрогидродинамически связанного с ней устройства отделения CO2.
Эти лежащие в основе изобретения задачи решаются способом дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции согласно пункту 1 формулы изобретения.
В частности, изобретение реализуется способом дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции, причем способ имеет, по меньшей мере, следующие этапы:
- аэрогидродинамическое соединение газовой турбины (5) с трубопроводом (2) дымового газа, пригодным для пропуска выработанного газовой турбиной (5) дымового газа;
- связывание трубопровода (2) дымового газа с устройством выработки пара (10), которое аэрогидродинамически соединено с водно-паровым контуром (11), а через этот водно-паровой контур (11) может приводиться в действие устройство (12) выработки электрического тока;
- аэрогидродинамическое соединение устройства (20) отделения СО2 с трубопроводом (2) дымового газа для отделения СО2 из дымового газа в трубопроводе (2) дымового газа, а также
- электрическое соединение устройства (12) выработки электрического тока с устройством (20) отделения СО2, предпочтительно для по существу энергонезависимой работы устройства (20) отделения СО2.
Здесь, а также в последующем электрическое соединение должно рассматриваться в его самом широком значении. В частности, электрическое соединение должно охватывать прямое, а также косвенное электрическое соединение.
Также возможно, что устройство выработки электрического тока соединяется с другими потребляющими электрическую энергию компонентами с тем, чтобы они могли эксплуатироваться в производственном отношении. Такие компоненты частично описаны ниже.
Здесь, как и в дальнейшем, также в широком смысле должно рассматриваться понятие газотурбинной электростанции. В частности, соответствующие изобретению газотурбинные электростанции охватывают также базирующиеся на газовых турбинах установки внутреннего сгорания, которые используются в нефтедобывающей промышленности, а также химической промышленности. Соответствующие изобретению газотурбинные электростанции не предусмотрены, однако, в установке комбинированного цикла, а исполнены лишь как электростанция одного цикла или простого цикла.
Кроме того, соответствующие изобретению газотурбинные электростанции относятся к обычным и пока не к более поздним расширенным конструкциям, к примеру такого типа, что они могли бы оснащаться устройством отделения СО2 без дополнительных технических изменений. Т.е. соответствующие изобретению газотурбинные электростанции не являются, в частности, «готовыми к улавливанию СО2» электростанциями.
Согласно изобретению способ дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции позволяет соответствующее подключение различных функциональных компонентов электростанции таким образом, что может обеспечиваться энергоэффективная работа при одновременном отделении СО2 из дымового газа газовой турбины. Для этого газовая турбина прежде всего оборудуется трубопроводом дымового газа таким образом, что вырабатываемый газовыми турбинами во время сжигания дымовой газ может соответствующим образом отводиться. Путем связывания трубопровода дымового газа с устройством выработки пара тепло, которое содержится в дымовом газе, соответствующим образом переводится на водно-паровой контур. Этот водно-паровой контур исполнен, кроме того, для того, чтобы приводить в действие устройство выработки электрического тока.
После произошедшей передачи тепла посредством устройства выработки пара дымовой газ должен подводиться к устройству отделения СО2, поэтому должно проводиться аэрогидродинамическое соединение трубопровода дымового газа с таким устройством отделения СО2. Посредством электрического связывания устройства выработки электрического тока с устройством отделения СО2 потребляющие электрическую энергию компоненты устройства отделения СО2 могут обеспечиваться электрической энергией особенно энергоэффективно. Электрическая энергия, которая возникает путем извлечения тепла из дымового газа посредством устройства выработки пара, допускает, следовательно, работу устройства отделения СО2 без необходимости использования электрической энергии, которая произведена в процессе работы газовой турбины на электростанции.
Прежде всего способ дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции предусматривает предоставление другого источника выработки электрического тока, а именно устройства выработки электрического тока, который предусмотрен, в частности, лишь для предоставления электрической энергии компонентам устройства отделения СО2. Кроме того, можно также, конечно, произведенную так электрическую энергию предоставлять и другим потребляющим электрическую энергию компонентам, которые находятся в соответствующем взаимодействии или с трубопроводом дымового газа, или подключенными им компонентами.
Дооборудование уже существующей газотурбинной электростанции позволяет дооснастить электростанцию в отношении ее функциональности. Так, при работе газотурбинной электростанции не только вырабатывается электрическая энергия, но и целенаправленно собирается также СО2, который, к примеру, может использоваться при добыче нефти. Для этого необходимо отвести СО2 из устройства отделения СО2 и подвести в соответствующей форме к месторождениям нефти. Поскольку в регионах нефтедобычи для предоставления электрической энергии, как правило, используются и газотурбинные электростанции, СО2 может производиться непосредственно на месте, т.е. недалеко от нефтяных месторождений. Следовательно, становится излишней энергетически неэффективная и требующая больших затрат транспортировка СО2 на большие расстояния.
К тому же, газотурбинные электростанции при дооборудовании в отношении их электрической производительности не ограничиваются, так что они могут и далее поставлять электрическую энергию без ограничений в тех количествах, на которые они первоначально были рассчитаны. Необходимая для отделения СО2 электрическая энергия может предоставляться полностью или же, по крайней мере, большей частью устройством выработки электрического тока.
Согласно первой, особенно предпочтительной форме применения соответствующего изобретению способа дооборудования предусмотрено, что этап электрического соединения устройства выработки электрического тока с устройством отделения СО2 включает в себя или является соединением, по меньшей мере, с одним насосом устройства отделения СО2. Соответственно этому способ допускает работу входящих в состав устройства отделения СО2 насосов за счет выработанной устройством выработки электрического тока электрической энергии. Потребления выработанной в другом месте электрической энергии поэтому не требуется. При этом следует также обратить внимание на то, что в устройстве отделения СО2, как правило, насосы могут быть основными потребляющими электроэнергию компонентами. Путем обеспечения этих насосов только лишь электрической энергией из устройства выработки электрического тока может заметно повышаться общая эффективность включающей в себя устройство отделения СО2 газотурбинной электростанции.
Согласно другой форме применения соответствующего изобретению способа предусмотрено, что устройство отделения СО2 включает в себя, по меньшей мере, одну секцию абсорбера и, по меньшей мере, одну секцию десорбера, которые аэрогидродинамически соединены друг с другом, причем, в частности, этап аэрогидродинамического соединения устройства отделения СО2 с трубопроводом дымового газа включает в себя или является аэрогидродинамическим соединением, по меньшей мере, с одной секцией абсорбера. Соответственно осуществлению устройство отделения СО2 включает в себя, следовательно, секцию абсорбера, в которой, как правило, детергентом вымывается СО2 из дымового газа газовой турбины. Для извлечения детергента или для отделения удаленного таким путем СО2 от детергента детергент термически обрабатывается в секции десорбера. Термическая обработка требует, как правило, температур как минимум 100°C или выше и обеспечивает после десорбции СО2 из детергента целенаправленное разделение обоих веществ. Газообразный СО2 может отводиться в соответствующей форме. Детергент снова становится пригодным для дальнейшей абсорбции СО2 в секции абсорбера и снова подводится в нее.
Детальное отображение отдельных процессов в таком устройстве отделения СО2, которое включает в себя, по меньшей мере, одну секцию абсорбера и, по меньшей мере, одну секцию десорбера, можно найти в DE 102012202703.3. Этот документ должен к тому же обязательно путем ссылки также включаться в настоящую заявку.
Согласно другой форме применения соответствующего изобретению способа дополнительно включается этап термического связывания водно-парового контура с устройством отделения СО2, в частности этап термического связывания водно-парового контура с секцией десорбера устройства отделения СО2. Термическое связывание позволяет извлекать тепловую энергию из водно-парового контура и подводить ее к устройству отделения СО2. Устройство отделения СО2 вследствие предоставления дополнительной тепловой энергии может эксплуатироваться особенно энергоэффективно. В частности, если устройство отделения СО2 включает в себя, по меньшей мере, одну секцию абсорбера, а также, по меньшей мере, одну секцию десорбера, то оказывается целесообразным термический отвод тепловой энергии из водно-парового контура для работы секции десорбера. Поскольку секция десорбера во время работы должна обеспечиваться тепловой энергией, извлеченная из водно-парового контура тепловая энергия может, следовательно, предоставляться соответствующим способом секции десорбера. Одновременно термическое связывание водно-парового контура с устройством отделения СО2 может представлять собой подходящий поглотитель тепла в водно-паровом контуре, который только и делает возможной работу соединенного с водно-паровым контуром устройства выработки пара.
Согласно другой форме применения соответствующего изобретению способа может быть включен другой этап аэрогидродинамического соединения устройства отделения СО2 с сетью снабжения СО2, который, в частности, разработан как этап аэрогидродинамического соединения секции десорбера устройства отделения СО2 с сетью обеспечения СО2. Сеть обеспечения СО2 служит при этом для обеспечения нефтедобывающей промышленности необходимым количеством СО2. Путем непосредственной подачи СО2 в соответствующую сеть обеспечения СО2 может непосредственно и особенно экономически эффективно поставляться нефтедобывающей промышленности.
Согласно другой форме применения соответствующего изобретению способа, кроме того, с водно-паровым контуром аэрогидродинамически связывается охлаждающий контур, потребляющие электроэнергию электрические компоненты которого соединяются электрически с устройством выработки электрического тока, или его тепловая энергия предоставляется устройству отделения СО2. Этот охлаждающий контур может быть исполнен, например, как тепловое связывание водно-парового контура с устройством отделения СО2, как описано выше.
Этот охлаждающий контур может быть исполнен также как внешний охлаждающий контур, который может предоставлять холодопроизводительность. В частности, охлаждающий контур может включать в себя также охладительные башни, которые пригодны для обеспечения охлаждающего контура надлежащей холодопроизводительностью.
Согласно другой предпочтительной форме осуществления изобретения, кроме того, вслед за устройством отделения CO2 аэрогидродинамически подключена холодильная установка, предназначенная для того, чтобы во время работы вызывать конденсацию воды из газового потока, выходящего из устройства отделения СО2. Холодильная установка, следовательно, делает возможным предоставление жидкой воды, которая вышла из устройства отделения СО2. Конденсированная в холодильной установке вода происходит при этом большей частью из процесса сжигания в газовой турбине, в которой горючее вещество, предпочтительно природный газ, при сгорании превращается в СО2 и воду. Вследствие относительно большого количества природного газа, потребляемого при работе газовой турбины на электростанции, вода может образовываться в промышленно применимом количестве. Она после конденсации в холодильной установке может использоваться для других промышленных или применяемых на электростанции способов. Возможно также, что вода, конденсированная таким путем, может подаваться для использования человеком.
Согласно другой предпочтительной форме применения соответствующего изобретению способа с трубопроводом дымового газа соединяется теплообменник, предназначенный для того, чтобы передавать тепло из дымового газа в трубопроводе дымового газа на выходящий из устройства отделения СО2 газовый поток. Тем самым, с одной стороны, из подведенного к устройству отделения СО2 дымового газа извлекается тепло, вследствие чего он может охлаждаться до требующейся для работы устройства отделения СО2 температуры. Одновременно к выходящему из устройства отделения СО2 газовому потоку может подводиться тепло, так что этот газовый поток может выходить примерно как из дымовой трубы вследствие конвекционной циркуляции воздуха. При этом температурный уровень подведенного к устройству отделения СО2 дымового газа составляет, как правило, от 30°C до 100°C, предпочтительно от 30°C до 50°C, причем этот температурный уровень при прохождении через устройство отделения СО2 остается постоянным. После термической обработки вышедшего из устройства отделения СО2 газового потока в описанной выше холодильной установке температурный уровень может снижаться примерно до 10-25°C. Вследствие этого относительно низкого по сравнению с температурой окружающего воздуха температурного уровня газовому потоку должно подводиться дополнительное тепло с тем, чтобы он, например, с помощью дымовой трубы мог конвективно подводиться к воздушным слоям окружающей среды, которые находятся выше уровня почвы.
Согласно другому аспекту соответствующего изобретению способа дооборудования с трубопроводом дымового газа соединяется охлаждающее устройство, которое, в частности, предусмотрено между устройством выработки пара и устройством отделения СО2 и исполнено для того, чтобы извлекать тепло из дымового газа, находящегося в трубопроводе дымового газа, и тем самым энергетически обеспечивать процесс получения холода. Охлаждающее устройство, следовательно, пригодно для предоставления дополнительной холодопроизводительности. Эта холодопроизводительность может востребоваться соединенными с газотурбинной электростанцией компонентами или может также предоставляться другим внешним компонентам. В частности, охлаждающее устройство исполнено как адсорбционная холодильная установка, как абсорбционная холодильная установка и/или как струйно-паровая холодильная установка. В зависимости от востребованной холодопроизводительности из дымового газа извлекается в трубопроводе дымового газа большее или меньшее количество тепловой энергии.
Согласно другой предпочтительной форме осуществления изобретения устройство выработки электрического тока включает в себя соединенную с генератором турбину с противодавлением, поскольку особенно предпочтительно такая турбина может использоваться для выработки электрического тока наиболее энергоэффективно.
Согласно другой форме осуществления изобретения газовая турбина в отношении ее полезной мощности при дооборудовании не изменяется. Это обстоятельство иногда существенно для обеспечивающей преимущества эффективности работы системы из газовой турбины и устройства отделения СО2.
Возможно также, что согласно другой форме осуществления производственные параметры газовой турбины не адаптируются в отношении дооборудования, в частности, в отношении работы устройства выработки пара и работы устройства отделения СО2. Следовательно, работа устройства отделения СО2 требует относительно мало или вовсе не требует корректировок процесса в работе газовой турбины. Получение СО2 с помощью устройства отделения СО2 происходит тем самым по существу независимо от работы газовой турбины и в технологической цепочке по времени позже. Эта форма осуществления делает возможным, следовательно, упрощенное соединение газовой турбины и устройства отделения СО2.
Далее изобретение поясняется на основе фигур. При этом фигуры показывают лишь схематические изображения, которые не должны ограничивать конкретное осуществление изобретения согласно форме исполнения.
Кроме того, фигуры следует понимать лишь в качестве примера и не ограничивать тем самым опять-таки общность, в которой настоящее изобретение рассматривается.
При этом показывают:
фиг. 1 - первую форму исполнения системы, созданной с использованием изобретательского способа дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции;
фиг. 2 - блок-схему для отображения последовательности отдельных этапов согласно форме применения соответствующего изобретению способа.
Фиг. 1 показывает первую форму исполнения созданной с использованием соответствующего изобретению способа дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции 1 системы из газовой турбины 5 и устройства отделения СО2. Для этого к газовой турбине 5 был присоединен трубопровод 2 дымового газа, который пригоден для отвода дымового газа, выходящего из газовой турбины 5. Дымовой газ посредством трубопровода 2 дымового газа направляется к устройству 10 выработки пара, которое путем теплового контакта извлекает тепловую энергию из дымового газа и передает ее на водно-паровой контур 11. Аэрогидродинамический поток в водно-паровом контуре 11 поддерживается насосом (в данном случае не отмечен ссылочным обозначением) и после прохождения устройства 10 выработки пара подводится к турбине 13 с противодавлением. Путем сброса давления в турбине 13 с противодавлением, а также отдачи тепловой энергии для предоставления механической энергии в турбине 13 с противодавлением приводится в действие соединенный с турбиной 13 с противодавлением генератор 14. Выработанная при работе генератора 14 электрическая энергия через соответствующее электрическое соединение направляется к устройству 20 отделения СО2. Водно-паровой контур 11 включает в себя, кроме того, охлаждающий контур 15, предназначенный для отвода тепла из водно-парового контура 11 и направления его к устройству 20 отделения СО2. Устройство 20 отделения СО2 может использовать это тепло для нагревания соответствующих участков, в частности для нагревания соответствующих участков в секции 25 десорбера. Одновременно охлаждающий контур 15 представляет собой подходящий поглотитель тепла внутри водно-парового контура 11.
После отдачи дымовым газом тепловой энергии устройству 10 выработки пара дымовой газ в трубопроводе 2 дымового газа вступает в тепловой контакт с охлаждающим устройством 60 и предоставляет ему теплопроизводительность для выработки холодопроизводительности. В частности, охлаждающее устройство 60 исполнено как адсорбционная или абсорбционная холодильная установка.
В поточном отношении в последующем тепловая энергия из дымового газа в трубопроводе 2 дымового газа, кроме того, извлекается посредством теплообменника 50, причем извлеченное таким образом тепло переносится на выходящий из устройства 20 отделения СО2 газовый поток. В частности, тепло переносится на газовый поток, выходящий из холодильной установки 40, подключенной аэрогидродинамически вслед за устройством 20 отделения СО2.
На случай же недостаточного для работы устройства 20 отделения СО2 охлаждения дымового газа в трубопроводе дымового газа вышеописанными тепловыми этапами кондиционирования можно также предусматривать другие компоненты, соединенные с трубопроводом 2 дымового газа, которые могут извлекать тепло из текущего в нем дымового газа.
Кондиционированный таким образом в тепловом отношении дымовой газ подводится к устройству 20 отделения СО2. В частности, дымовой газ подводится к секции 24 абсорбера, аэрогидродинамически соединенной с секцией 25 десорбера. В секции 24 абсорбера втекающий дымовой газ соответствующим образом обрабатывается детергентом, так что СО2 отделяется из дымового газа. После произошедшего отделения соединение из детергента и СО2 направляется с помощью соответствующего насоса 21 секции 25 десорбера, причем в секции 25 десорбера соединение детергента и СО2 обрабатывается термически таким образом, что оба вещества разделяются. Это происходит при температурах порядка 100°C или выше. После произошедшего разделения обоих веществ СО2 через соответствующий отводящий трубопровод переводится из устройства 20 отделения СО2 в сеть 30 обеспечения СО2. Регенерированный детергент подводится затем из секции десорбера секции 24 абсорбера, чтобы снова связывать там СО2, т.е. вымывать.
Выходящий из устройства 20 отделения СО2 газовый поток согласно исполнению подводится к холодильной установке 40, которая снова отводит из газового потока такое количество тепловой энергии, чтобы путем конденсации отделилась находящаяся в газовом потоке вода. Следовательно, температура снижается ниже точки росы для воды газового потока, выходящего из устройства 20 отделения СО2.
Отделившаяся путем конденсации вода может отводиться соответствующим отводящим трубопроводом. Отводящий трубопровод может отводить воду на промежуточное хранение, а также к не показанному накопителю, из которого необходимое количество воды может забираться и тогда, когда холодильная установка 40 не в состоянии быстро предоставить необходимое ее количество. Так, например, произведенное холодильной установкой 40 количество жидкой воды может зависеть также от температуры окружающей среды. Если, например, потребность в воде при относительно высокой температуре окружающей среды возрастает, как, например, во время суток с полной солнечной инсоляцией, целесообразно накапливать воду в то время суток, в которое температура окружающей среды меньше и, следовательно, предоставление жидкой воды холодильной установкой 40 может происходить эффективнее. Это имеет место, например, в ночные часы. Собранная таким образом вода может, в частности, снова возвращаться назад во время работы в течение дня при высокой солнечной инсоляции в устройство 20 отделения СО2, чтобы компенсировать там потери жидкости.
Для работы холодильной установки 40 к ней через соответствующую подводку может подводиться электрическая энергия, в частности предоставляться генератором 14, который для выработки электрического тока взаимодействует с турбиной 13 с противодавлением.
Выходящий из холодильной установки 40 газ снова кондиционируется в тепловом отношении в теплообменнике 50, так что его температура повышается. При этом тепло из дымового газа, предусмотренного для подведения к устройству 20 отделения СО2, переносится на выходящий из холодильной установки газовый поток. Перенос тепла необходим постольку, поскольку выходящий из холодильной установки 40 газ является недостаточно теплым, чтобы, например, быть удаленным через дымовую трубу.
Фиг. 2 показывает блок-схему для объяснения первой формы применения соответствующего изобретению способа дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции 1. Согласно первому этапу газовая турбина 5 соединяется с трубопроводом 2 дымового газа. Это соединение обеспечивает целенаправленный отвод и направление выходящего из газовой турбины 5 дымового газа. Согласно второму этапу трубопровод 2 дымового газа состыковывается с устройством 10 выработки пара, которое аэрогидродинамически объединено с водно-паровым контуром 11 и предусмотрено для приведения в действие устройства 12 выработки электрического тока. Следовательно, в трубопроводе 2 дымового газа из дымового газа может извлекаться «термическое тепло», которое затем может переноситься на воду в водно-паровом контуре 11. Это «термическое тепло» с помощью устройства 12 выработки электрического тока в тепловом водно-паровом процессе преобразуется в электрическую энергию. Согласно третьему этапу трубопровод дымового газа аэрогидродинамически соединяется с устройством 20 отделения СО2, причем устройство 20 отделения СО2 пригодно для того, чтобы удалять СО2 из дымового газа. Удаление позволяет целенаправленно накапливать, а также целенаправленно отводить СО2, полученный таким путем. Согласно следующему далее этапу соответствующего применения способа устройство 12 выработки электрического тока электрически соединяется с устройством 20 отделения СО2. Следовательно, входящие в устройство 20 отделения СО2 электрические компоненты могут обеспечиваться и приводиться в действие электрическим током из устройства 12 выработки электрического тока. Это, опять-таки, повышает эффективность всего процесса на электростанции, так как для работы электрических компонентов устройства 20 отделения СО2 не требуется подводить электрическую энергию извне. Наоборот, энергия для работы устройства 20 отделения СО2 происходит из дымового газа газовой турбины 5, которая без этого бесполезно отводилась бы в окружающую среду. Это, в частности, относится к газовым турбинам, которые эксплуатируются по типу одноцикловой компоновки.
Другие формы исполнения вытекают из зависимых пунктов.

Claims (22)

1. Способ дооборудования существующей газотурбинной электростанции (1), в котором осуществляют, по меньшей мере, следующие этапы:
аэродинамическое соединение эксплуатируемой на объекте газовой турбины (5) простого цикла с трубопроводом (2) дымового газа, пригодным для проведения выработанного газовой турбиной (5) дымового газа;
соединение трубопровода (2) дымового газа с устройством (10) выработки пара, которое аэрогидродинамически объединено с водно-паровым контуром (11) устройства (12) выработки электрического тока;
аэродинамическое соединение устройства (20) отделения СО2 с трубопроводом (2) дымового газа для отделения СО2 из дымового газа в трубопроводе (2) дымового газа и
электрическое соединение устройства (12) выработки электрического тока с устройством (20) отделения СО2, причем электрический ток, вырабатываемый водно-паровым контуром (11) устройства (12) выработки электрического тока, обеспечивает независимое электропитание устройства (20) отделения СО2.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап электрического соединения устройства (12) выработки электрического тока с устройством (20) отделения СО2 включает в себя электрическое соединение устройства (12) выработки электрического тока, по меньшей мере, с одним насосом устройства (20) отделения СО2.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устройство (20) отделения СО2 включает в себя, по меньшей мере, одну секцию (24) абсорбера и, по меньшей мере, одну секцию (25) десорбера, которая аэродинамически объединена, по меньшей мере, с одной секцией (24) абсорбера.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап теплового связывания водно-парового контура (11) с устройством (20) отделения СО2.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап аэрогидродинамического соединения устройства (20) отделения СО2 с сетью (30) обеспечения СО2.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно аэродинамически связывают с водно-паровым контуром (11) охлаждающий контур (15), причем потребляющие электрическую энергию компоненты охлаждающего контура электрически соединяют с устройством (12) выработки электрического тока и передают тепловую энергию воды в водно-паровом контуре устройству (20) отделения СО2.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно вслед за устройством (20) отделения СО2 аэрогидродинамически подключают холодильную установку (40), предназначенную для того, чтобы во время работы путем конденсации отделять воду из газового потока, выходящего из устройства (20) отделения СО2.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно с трубопроводом (2) дымового газа связывают теплообменник (50), предназначенный для переноса тепла из дымового газа в трубопроводе (2) дымового газа на выходящий из устройства (20) отделения СО2 газовый поток.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно связывают трубопровод (2) дымового газа с охлаждающим устройством (60), которое выполняет процесс выработки холода, причем охлаждающее устройство предназначено для извлечения тепла из дымового газа и использования этого тепла для энергетического обеспечения процесса выработки холода.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устройство (12) выработки электрического тока содержит соединенную с генератором (14) турбину (13) с противодавлением.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрическую полезную мощность газовой турбины (5) при дооборудовании не изменяют.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производственные параметры газовой турбины (5) в отношении дооборудования не адаптируют.
13. Способ по п. 3, отличающийся тем, что этап аэродинамического соединения устройства (20) отделения СО2 с трубопроводом (2) дымового газа содержит аэродинамическое соединение, по меньшей мере, с одной секцией (24) абсорбера устройства (20) отделения СО2.
14. Способ по п. 4, отличающийся тем, что водно-паровой контур соединен посредством теплового связывания с секцией (25) десорбера устройства (20) отделения СО2.
15. Способ по п. 5, отличающийся тем, что секция абсорбера устройства отделения СО2 аэрогидродинамически соединена с сетью (30) обеспечения СО2.
16. Способ по п. 9, отличающийся тем, что охлаждающее устройство соединено с трубопроводом дымового газа между устройством выработки пара и устройством отделения СО2.
17. Способ по п. 12, отличающийся тем, что производственные параметры газовой турбины не адаптируются в отношении работы устройства выработки пара и работы устройства отделения СО2.
18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно обрабатывают весь дымовой газ в трубопроводе дымового газа.
RU2014133036A 2012-02-22 2012-12-12 Способ дооборудования газотурбинной электростанции RU2616640C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012202729 2012-02-22
DE102012202729.7 2012-02-22
DE102012208221.2 2012-05-16
DE102012208221A DE102012208221A1 (de) 2012-02-22 2012-05-16 Verfahren zum Nachrüsten eines Gasturbinenkraftwerks
PCT/EP2012/075199 WO2013124015A2 (de) 2012-02-22 2012-12-12 Verfahren zum nachrüsten eines gasturbinenkraftwerks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014133036A RU2014133036A (ru) 2016-03-10
RU2616640C2 true RU2616640C2 (ru) 2017-04-18

Family

ID=48915269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014133036A RU2616640C2 (ru) 2012-02-22 2012-12-12 Способ дооборудования газотурбинной электростанции

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9550261B2 (ru)
EP (1) EP2805113B1 (ru)
KR (1) KR20140129187A (ru)
DE (2) DE102012208223B4 (ru)
RU (1) RU2616640C2 (ru)
WO (2) WO2013124015A2 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105257380B (zh) * 2015-11-06 2017-11-21 河海大学常州校区 一种基于尾气余热利用的冰蓄冷系统
US11268409B2 (en) 2017-11-09 2022-03-08 Mitsubishi Power Americas, Inc. Over-powering
KR102047437B1 (ko) 2017-12-12 2019-11-21 주식회사 포스코건설 가스터빈을 이용한 복합 발전설비

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU775356A1 (ru) * 1977-08-17 1980-10-30 Производственное Энергетическое Объединение "Харьковэнерго" Энергетическа установка
US4434613A (en) * 1981-09-02 1984-03-06 General Electric Company Closed cycle gas turbine for gaseous production
US20110139003A1 (en) * 2008-07-17 2011-06-16 Ralph Joh Method and device for separating carbon dioxide from a waste gas of a fossil fueloperated power plant

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2592812B1 (fr) * 1986-01-14 1990-05-04 Sobea Procede pour la reduction de la teneur en polluants acides contenus dans des fumees et dispositif pour sa mise en oeuvre
US5133190A (en) * 1991-01-25 1992-07-28 Abdelmalek Fawzy T Method and apparatus for flue gas cleaning by separation and liquefaction of sulfur dioxide and carbon dioxide
US5403569A (en) * 1991-01-25 1995-04-04 Abdelmalek; Fawzy T. Process for boiler flue gas cleaning by absorption, separation and liquefaction
DE10016079A1 (de) * 2000-03-31 2001-10-04 Alstom Power Nv Verfahren zum Entfernen von Kohlendioxid aus dem Abgas einer Gasturbinenanlage sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
NO321817B1 (no) * 2003-11-06 2006-07-10 Sargas As Renseanlegg for varmekraftverk
WO2008090166A1 (en) 2007-01-25 2008-07-31 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for enabling constant power output in a power plant integrated with a carbon dioxide capture unit
US7874140B2 (en) * 2007-06-08 2011-01-25 Foster Wheeler North America Corp. Method of and power plant for generating power by oxyfuel combustion
US8850789B2 (en) 2007-06-13 2014-10-07 General Electric Company Systems and methods for power generation with exhaust gas recirculation
DE102007043331A1 (de) * 2007-08-16 2009-02-19 Hitachi Power Europe Gmbh Gekühlte NaOH-Rauchgaswäsche
US8584488B2 (en) * 2008-08-06 2013-11-19 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas production
CN102300619B (zh) * 2009-01-28 2015-05-27 西门子公司 用于从燃烧化石燃料的发电站设备的废气中分离出二氧化碳的方法和装置
DE102009032537A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 Hitachi Power Europe Gmbh Kohlekraftwerk mit zugeordneter CO2-Wäsche und Wärmerückgewinnung
WO2011009163A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-27 Calix Limited Method and system for extracting carbon dioxide from an industrial source of flue gas at atmospheric pressure
EP2305364A1 (en) * 2009-09-29 2011-04-06 Alstom Technology Ltd Power plant for CO2 capture
US8459030B2 (en) * 2009-09-30 2013-06-11 General Electric Company Heat engine and method for operating the same
US9027348B2 (en) 2009-11-02 2015-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Method for retrofitting a fossil-fueled power station with a carbon dioxide separation device
CA2779363C (en) * 2009-11-02 2015-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Method for retrofitting a fossil-fueled power station with a carbon dioxide separation device
DE102010013729A1 (de) * 2010-03-31 2011-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossil befeuerten Kraftwerksanlage
US8747520B2 (en) * 2010-05-03 2014-06-10 Battelle Memorial Institute Carbon dioxide capture from power or process plant gases
DE102011115365A1 (de) 2010-10-19 2012-04-19 Alstom Technology Ltd. Kraftwerk
US8726628B2 (en) * 2010-10-22 2014-05-20 General Electric Company Combined cycle power plant including a carbon dioxide collection system
JP5697411B2 (ja) * 2010-11-17 2015-04-08 株式会社東芝 二酸化炭素回収装置および二酸化炭素回収方法
JP5738045B2 (ja) * 2011-04-06 2015-06-17 三菱重工業株式会社 二酸化炭素の回収システム及び方法
DE102012202703A1 (de) 2012-02-22 2013-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Verbesserung der enthalpieschen Prozesseffizienz einer CO2-Abscheidevorrichtung in einer Kraftwerksanlage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU775356A1 (ru) * 1977-08-17 1980-10-30 Производственное Энергетическое Объединение "Харьковэнерго" Энергетическа установка
US4434613A (en) * 1981-09-02 1984-03-06 General Electric Company Closed cycle gas turbine for gaseous production
US20110139003A1 (en) * 2008-07-17 2011-06-16 Ralph Joh Method and device for separating carbon dioxide from a waste gas of a fossil fueloperated power plant

Also Published As

Publication number Publication date
EP2805113A2 (de) 2014-11-26
RU2014133036A (ru) 2016-03-10
KR20140129187A (ko) 2014-11-06
WO2013124015A2 (de) 2013-08-29
DE102012208223B4 (de) 2013-11-07
EP2805113B1 (de) 2018-10-17
DE102012208221A1 (de) 2013-08-22
US9550261B2 (en) 2017-01-24
WO2013124126A3 (de) 2013-12-19
WO2013124126A2 (de) 2013-08-29
WO2013124015A3 (de) 2013-12-19
US20150033558A1 (en) 2015-02-05
DE102012208223A1 (de) 2013-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107735624B (zh) 在地热设备中利用含水层流体的内能的方法
CN104533551B (zh) 回收余热的igcc热电联产集中供热系统及方法
AU2016318755B2 (en) Method and plant for CO2 capture
WO2007081214A1 (en) Removal of co2 from flue gas
CN204082237U (zh) 回收余热的igcc热电联产集中供热系统
CN104534539A (zh) 一种燃气蒸汽联合循环集中供热装置及供热方法
CN102287244A (zh) 二氧化碳捕集和压缩单元与蒸汽或者联合循环发电厂的热集成
RU2012154454A (ru) Система и способ сжатия диоксида углерода
CN103272467A (zh) 一种改进的热集成的燃煤电站脱碳系统及脱碳方法
Sultan et al. Reducing the efficiency penalty of carbon dioxide capture and compression process in a natural gas combined cycle power plant by process modification and liquefied natural gas cold energy integration
RU2616640C2 (ru) Способ дооборудования газотурбинной электростанции
US20120312016A1 (en) Geothermal Energy Method and Apparatus
Sørhuus et al. Possible use of 25 MW thermal energy recovered from the potgas at Alba line 4
CN101539036A (zh) 基于有机朗肯循环的铝电解槽烟气余热发电装置
Andersson et al. Industrial excess heat driven post-combustion CCS: The effect of stripper temperature level
CN103615357B (zh) 一种风能、太阳能、海浪能循环互补发电和海水淡化系统
CN104791031A (zh) 一种与机组汽水系统整合的二氧化碳捕集再生系统
CN202108547U (zh) 一种低温发电机组
US20140109575A1 (en) Method for reducing flue gas carbon dioxide emissions
CN204677248U (zh) 一种与机组汽水系统整合的二氧化碳捕集再生装置
CN101793174B (zh) 降低气化系统中冷却水和动力消耗的系统及其组装方法
CN101737793A (zh) 一种烟囱废气余热利用装置
CN204535216U (zh) 有机工质冷凝器内不凝气体的去除装置
CN105863757A (zh) 一种发电系统的电网负荷运行方法
CN203741275U (zh) 涡轮膨胀制冷型移动撬装式轻烃燃料回收装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191213