WO2007017487A1 - Verfahren zum betrieb einer gasturbine sowie gasturbine zur durchführung des verfahrens - Google Patents

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Eribert Benz
Manfred Wirsum
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    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Definitions

  • the present invention relates to the field of power plant technology. It relates to a method for operating a (stationary) gas turbine according to the preamble of claim 1, as well as a gas turbine for carrying out the method.
  • a reheat gas turbine gas turbine is known (see eg US-A-5,577,378 or "State-of-the-art gas turbines - a letter update", ABB Review 02/1997, Fig. 15, turbine type GT26 ), which combines flexible operation with very low exhaust emissions.
  • the machine architecture of the gas turbine type GT26 is unique and is ideally suited to the realization of a concept, which is the subject of the present invention, because: - there is already a significant diversion of compressor air at medium compressor pressures,
  • the principle of the known gas turbine with reheat is shown in Fig. 1.
  • the gas turbine 11, which is part of a combined cycle power plant 10, comprises two compressors connected in series on a common shaft 15, namely a low-pressure compressor 13 and a high-pressure compressor 14, and two combustion chambers, namely a high-pressure combustion chamber 18 and a reheat combustion chamber 19, and associated turbines, namely one High pressure turbine 16 and a low pressure turbine 17.
  • the shaft 15 drives a generator 12 at.
  • Air is sucked in via an air inlet 20 from the low-pressure compressor 13 and first compressed to an intermediate pressure level (about 20 bar).
  • the high pressure compressor 14 then further compresses the air to a high pressure level (about 32 bar).
  • OTC Once Through Cooler
  • the remaining air from the high-pressure compressor 14 is guided to the high-pressure combustion chamber 18 and fed there by combustion via the fuel supply 21 Fuel heated up.
  • the resulting exhaust gas is then expanded in the subsequent high-pressure turbine 16 under work to an average pressure level.
  • the exhaust gas in the reheat combustor 19 is reheated by combustion of a fuel supplied via the fuel supply 22 before it is expanded in the subsequent low-pressure turbine 17 under further work.
  • the cooling air flowing through the cooling lines 25, 26 is injected at suitable locations of the combustion chambers 18, 19 and turbines 16, 17 to the
  • the exhaust gas coming from the low-pressure turbine 17 is passed through a heat recovery steam generator
  • HRSG Heat Recovery Steam Generator
  • the OTC coolers 23, 24 are part of the water-steam cycle; superheated steam is generated at their outputs.
  • Burns in the combustion chambers 18 and 19 is achieved a great flexibility in operation; the combustion chamber temperatures can be adjusted so that the maximum efficiency is achieved within the existing limits.
  • the low emissions of the sequential combustion system are due to the inherently low levels of emissions that can be achieved during reheat (under certain conditions, the second combustion even results in NOx consumption).
  • the present invention is based on the recognition that the use of gas turbines with reheating in an IGCC plant, the advantages of this type of gas turbine for the system can be made useful in a special way.
  • a gas turbine is used with reheat, comprising two combustion chambers and two turbines, burned in the first combustion chamber syngas using the compressed air and relaxes the resulting hot gases in the first turbine be burned in the second combustion chamber syngas using the gases coming from the first turbine and the resulting hot gases are expanded in the second turbine, and the resulting in the air separation nitrogen gas turbine for compression is fed back.
  • the addition of the comparatively cold nitrogen to the compressor cools the compressor air and results in a type of compressor intercooling associated with all the advantages of such intercooling.
  • the temperature in the Compressor lowers, which leads to a reduction in the amount of cooling air required or the additional cooling of the cooling air can be unnecessary.
  • An embodiment of the inventive method is characterized in that the gas turbine comprises a first compressor for compressing sucked air to a first pressure stage and a second compressor for further compression of the air from the first pressure stage to a second, higher pressure stage, that part of the The first coming of the compressor air is decomposed into oxygen and nitrogen, and that the nitrogen resulting from this decomposition is supplied to the second compressor for compression.
  • the nitrogen is preferably first pre-compressed in another compressor before it is fed to the second compressor.
  • the precompressed nitrogen can be fed in particular to the inlet of the second compressor.
  • the gas turbine comprises a first compressor for compressing sucked air to a first pressure stage and a second compressor for further compression of the air from the first pressure stage to a second, higher pressure stage, that part of from the first compressor coming air is decomposed into oxygen and nitrogen, and that the nitrogen resulting from this decomposition is supplied to the first compressor for compression.
  • the nitrogen can be supplied to the first compressor at an intermediate stage. It can alternatively be supplied to the input of the first compressor.
  • An embodiment of the gas turbine according to the invention is characterized in that two compressors connected in series are provided, that the Nitrogen line is returned to the second compressor, and that in the nitrogen line another compressor is arranged.
  • the nitrogen line may be returned to the input of the second compressor.
  • Another embodiment is characterized in that two compressors are connected in series, and that the nitrogen line is returned to the first compressor, either to the input of the first compressor or to an intermediate stage of the first compressor.
  • the air separation plant has on the output side an oxygen line for discharging the oxygen produced during the separation, which is led to a plant for the production of syngas by means of coal gasification, wherein a Syngaszutechnisch transported syngas produced by the plant for the production of syngas to the combustion chambers.
  • Fig. 1 shows the simplified diagram of a combined cycle power plant with a
  • FIG. 2 is a simplified schematic of an IGCC plant with a reheat gas turbine or sequential combustor suitable for practicing the invention
  • Fig. 3 shows a first embodiment of the inventive
  • Fig. 4 shows a second embodiment of the inventive
  • FIG. 2 shows in a greatly simplified scheme an IGCC system with a reheat gas turbine or sequential combustion gas, as is suitable for realizing the invention.
  • the combined cycle power plant 30 comprises a gas turbine 11 with a low-pressure compressor 13, a subsequent high-pressure compressor 14, a high-pressure combustion chamber 18 with a subsequent high-pressure turbine 16 and a reheat combustion chamber 19 with a subsequent low-pressure turbine 17.
  • the compressors 13, 14 and the turbines 16, 17 sit on a common Shaft 15, from which a generator 12 is driven.
  • the combustion chambers 18 and 19 are supplied via a Syngaszutechnisch 31 with syngas as fuel, which is produced by gasification of coal (coal feed 33) in a coal gasification plant 34.
  • the coal gasification plant 34 is followed by a cooling device 35 for the syngas, a purification plant 36 and a CO2 separator 37 with a CO 2 outlet 38 for discharging the separated CO 2 .
  • oxygen (O 2) is used, which is obtained in an air separation plant 32 and supplied via an oxygen line 32 a.
  • the air separation plant 32 receives compressed air from the outlet of the low-pressure compressor 13.
  • Der in the Disassembly also resulting nitrogen (N 2 ) is supplied, for example via a nitrogen line 32 b of the low-pressure combustion chamber 19.
  • condensed cooling air is tapped at the outputs of the two compressors 13 and 14, cooled in a downstream OTC cooler 23 and 24, and then via corresponding cooling lines 25 and 26 fed to the bodies to be cooled.
  • a heat recovery steam generator 27 is arranged, which is part of a water-steam cycle together with a connected steam turbine 29.
  • the exiting from the heat recovery steam generator 27 exhaust gas is discharged via an exhaust pipe 28 to the outside.
  • Nitrogen line 32 b is fed into the high-pressure compressor 14 and compressed there.
  • an additional compressor 39 is connected in the nitrogen line 32b, which compresses the nitrogen.
  • the nitrogen is added directly to the inlet of the high pressure compressor 14. But it is also conceivable that it is introduced at an intermediate stage in the high pressure compressor 14.
  • the nitrogen coming from the air separation plant 32 is fed via the nitrogen line 32b in the low pressure compressor 13, either in an intermediate stage (solid line in Fig. 4), or directly to the input of the low pressure compressor ( dashed line in Fig. 4). A pre-compression is not necessary in these cases.
  • the resulting nitrogen in the air separation which has a relatively low temperature, is returned to the compressor, either o to the input of the compressor, or o to an intermediate stage, which is lower than the intermediate stage, on which the air has been diverted, or o exactly at the intermediate stage where the air has been diverted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine (11) in einem Kombikraftwerk (40), bei welchem Verfahren durch die Gasturbine (11) Luft angesaugt und verdichtet wird, welche zur Verbrennung eines aus Kohle gewonnenen Syngases einer Brennkammer (18, 19) zugeführt wird und wobei ein Teil der verdichteten Luft in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt wird. Ein verbesserter Wirkungsgrad wird bei diesem Verfahren dadurch erreicht, dass eine Gasturbine (11) mit Zwischenüberhitzung und zwei Brennkammern (18, 19) und zwei Turbinen (16, 17) verwendet wird. In der ersten Brennkammer (18) wird Syngas unter Einsatz der verdichteten Luft verbrannt und die entstehenden heissen Gase werden in der ersten Turbine (16) entspannt. In der zweiten Brennkammer wird Syngas unter Einsatz der aus der ersten Turbine (16) kommenden Gase verbrannt und die entstehenden Gase werden in der zweiten Turbine (17) entspannt, wobei der bei der Luftzerlegung entstehende Stickstoff der Gasturbine (11) zur Verdichtung zugeführt wird.

Description

VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER GASTURBINE SOWIE GASTURBINE ZUR
DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftwerkstechnik. Sie betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer (stationären) Gasturbine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine Gasturbine zur Durchführung des Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Es ist eine Gasturbine mit Zwischenüberhitzung (reheat gas turbine) bekannt (siehe z.B. die US-A-5,577,378 oder „State-of-the-art gas turbines - a brief update", ABB Review 02/1997, Fig. 15, Turbinentyp GT26), die einen flexiblen Betrieb mit sehr niedrigen Abgasemissionswerten kombiniert.
Die Maschinenarchitektur der Gasturbine vom Typ GT26 ist einzigartig und eignet sich ausgezeichnet für die Realisierung eines Konzeptes, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, weil: - es beim Verdichter bereits eine bedeutsame Abzweigung von Verdichterluft bei mittleren Verdichterdrücken gibt,
- das Konzept der sequentiellen Verbrennung eine erhöhte Stabilität der Verbrennung bei verringerten Werten des Sauerstoffüberschusses ermöglicht, und - ein Sekundärluftsystem vorhanden ist, welches es ermöglicht, Luft aus dem
Verdichter abzuzweigen, herunterzukühlen, und die heruntergekühlte Luft zur Kühlung der Brennkammer und der Turbine zu verwenden.
Das Prinzip der bekannten Gasturbine mit Zwischenüberhitzung ist in Fig. 1 dargestellt. Die Gasturbine 11 , die Teil eines Kombikraftwerkes 10 ist, umfasst auf einer gemeinsamen Welle 15 angeordnet zwei hintereinander geschaltete Verdichter, nämlich einen Niederdruckverdichter 13 und einen Hochdruckverdichter 14, sowie zwei Brennkammern, nämlich eine Hochdruckbrennkammer 18 und eine Zwischenüberhitzungsbrennkammer19, und zugehörige Turbinen, nämlich eine Hochdruckturbine 16 und eine Niederdruckturbine 17. Die Welle 15 treibt einen Generator 12 an.
Die Arbeitsweise der Anlage ist die folgende: Luft wird über einen Lufteinlass 20 vom Niederdruckverdichter 13 angesaugt und zunächst auf ein Zwischendruckniveau (ca. 20 bar) verdichtet. Der Hochdruckverdichter 14 verdichtet die Luft dann weiter auf ein Hochdruckniveau (ca. 32 bar). Kühlluft wird sowohl auf dem Zwischendruckniveau als auch auf dem Hochdruckniveau abgezweigt und in zugehörigen OTC-Kühlem (OTC = Once Through Cooler) 23 und 24 abgekühlt und über Kühlleitungen 25 und 26 zur Kühlung an die Brennkammern 18, 19 und Turbinen 16, 17 weitergeleitet. Die verbleibende Luft aus dem Hochdruckverdichter 14 wird zur Hochdruckbrennkammer 18 geführt und dort durch Verbrennung eines über die Brennstoffzufuhr 21 zugeführten Brennstoffs aufgeheizt. Das entstehende Abgas wird dann in der nachfolgenden Hochdruckturbine 16 unter Arbeitsleistung auf ein mittleres Druckniveau entspannt. Nach der Entspannung wird das Abgas in der Zwischenüberhitzungsbrennkammer 19 durch Verbrennung eines über die Brennstoffzufuhr 22 zugeführten Brennstoffs wieder erhitzt, bevor es in der nachfolgenden Niederdruckturbine 17 unter weiterer Arbeitsleistung entspannt wird.
Die durch die Kühlleitungen 25, 26 strömende Kühlluft wird an geeigneten Stellen der Brennkammern 18, 19 und Turbinen 16, 17 eingedüst, um die
Materialtemperaturen auf ein vertretbares Mass zu begrenzen. Das aus der Niederdruckturbine 17 kommende Abgas wird durch einen Abhitzedampferzeuger
27 (HRSG = Heat Recovery Steam Generator) geschickt, um Dampf zu erzeugen, der innerhalb eines Wasser-Dampf-Kreislaufs durch eine Dampfturbine 29 strömt und dort weitere Arbeit leistet. Nach dem Durchströmen des
Abhitzedampferzeugers 27 wird das Abgas schliesslich durch eine Abgasleitung
28 nach aussen abgegeben. Die OTC-Kühler 23, 24 sind Teil des Wasser-Dampf- Kreislaufs; an ihren Ausgängen wird überhitzter Dampf erzeugt.
Durch die beiden voneinander unabhängigen, aufeinanderfolgenden
Verbrennungen in den Brennkammern 18 und 19 wird eine grosse Flexibilität im Betrieb erreicht; die Brennkammertemperaturen können so eingestellt werden, dass innerhalb der bestehenden Grenzen der maximale Wirkungsrad erreicht wird. Die niedrigen Abgaswerte des sequentiellen Verbrennungssystems sind durch die inhärent niedrigen Emissionswerte gegeben, die bei der Zwischenüberhitzung erreichbar sind (unter bestimmten Bedingungen führt die zweite Verbrennung sogar zu einem Verbrauch an NOx).
Es sind andererseits Kombikraftwerke mit einstufiger Verbrennung in den Gasturbinen bekannt (siehe z.B. die US-A-4,785,622 oder US-B2-6,513,317), in denen eine Kohlevergasungsanlage integriert ist, um den für die Gasturbine benötigten Brennstoff in Form von aus Kohle gewonnenem Syngas bereitzustellen. Solche Kombikraftwerke werden als IGCC-Anlagen (IGCC = Integrated Gasification Combined Cycle) bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, dass durch den Einsatz von Gasturbinen mit Zwischenüberhitzung in einer IGCC-Anlage die Vorteile dieses Gasturbinentyps für die Anlage in besonderer Weise nutzbar gemacht werden können.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer insbesondere mit einer Kohlevergasungsanlage zusammenarbeitenden Gasturbine anzugeben, welches sich durch einen verbesserten Wirkungsgrad auszeichnet und insbesondere die Vorteile einer Zwischenkühlung aufweist, sowie eine Gasturbine zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Wesentlich ist, dass in einer mit Syngas aus einer Kohlevergasungsanlage arbeitenden Gasturbinenanlage eine Gasturbine mit Zwischenüberhitzung verwendet wird, welche zwei Brennkammern und zwei Turbinen umfasst, wobei in der ersten Brennkammer Syngas unter Einsatz der verdichteten Luft verbrannt und die entstehenden heissen Gase in der ersten Turbine entspannt werden, und wobei in der zweiten Brennkammer Syngas unter Einsatz der aus der ersten Turbine kommenden Gase verbrannt und die entstehenden heissen Gase in der zweiten Turbine entspannt werden, und der bei der Luftzerlegung entstehende Stickstoff der Gasturbine zur Verdichtung wieder zugeführt wird. Durch die Zugabe des vergleichsweise kalten Stickstoffs zum Verdichter wird die Verdichterluft gekühlt und es ergibt sich eine Art von Verdichter-Zwischenkühlung, die mit allen Vorteilen einer solchen Zwischenkühlung verbunden ist. Neben den Vorteilen bezüglich des thermodynamischen Wirkungsgrads wird die Temperatur im Verdichter erniedrigt, was zu einer Verringerung der benötigten Kühlluftmenge führt bzw. die zusätzliche Kühlung der Kühlluft unnötig werden lässt.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist gekennzeichnet, dass die Gasturbine einen ersten Verdichter zur Verdichtung von angesaugter Luft auf eine erste Druckstufe und einen zweiten Verdichter zur weiteren Verdichtung der Luft von der ersten Druckstufe auf eine zweite, höhere Druckstufe umfasst, dass ein Teil der aus dem ersten Verdichter kommenden Luft in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt wird, und dass der bei dieser Zerlegung entstehende Stickstoff zur Verdichtung dem zweiten Verdichter zugeführt wird.
Der Stickstoff wird dabei vorzugsweise zunächst in einem weiteren Verdichter vorverdichtet, bevor er dem zweiten Verdichter zugeführt wird.
Der vorverdichtete Stickstoff kann dabei insbesondere dem Eingang des zweiten Verdichters zugeführt werden.
Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbine einen ersten Verdichter zur Verdichtung von angesaugter Luft auf eine erste Druckstufe und einen zweiten Verdichter zur weiteren Verdichtung der Luft von der ersten Druckstufe auf eine zweite, höhere Druckstufe umfasst, dass ein Teil der aus dem ersten Verdichter kommenden Luft in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt wird, und dass der bei dieser Zerlegung entstehende Stickstoff zur Verdichtung dem ersten Verdichter zugeführt wird.
Hierbei kann der Stickstoff dem ersten Verdichter auf einer Zwischenstufe zugeführt werden. Er kann alternativ aber auch dem Eingang des ersten Verdichters zugeführt werden.
Eine Ausgestaltung der Gasturbine nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwei hintereinandergeschaltete Verdichter vorgesehen sind, dass die Stickstoffleitung zum zweiten Verdichter zurückgeführt ist, und dass in der Stickstoffleitung ein weiterer Verdichter angeordnet ist.
Insbesondere kann die Stickstoff leitung zum Eingang des zweiten Verdichters zurückgeführt sein.
Eine andere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei hintereinandergeschaltete Verdichter vorgesehen sind, und dass die Stickstoffleitung zum ersten Verdichter zurückgeführt ist, und zwar entweder zum Eingang des ersten Verdichters oder zu einer Zwischenstufe des ersten Verdichters.
Vorzugsweise weist die Luftzerlegungsanlage ausgangsseitig eine Sauerstoffleitung zur Abgabe des bei der Zerlegung entstehenden Sauerstoffs auf, welche zu einer Anlage zur Erzeugung von Syngas mittels Kohlevergasung geführt ist, wobei eine Syngaszuleitung das erzeugte Syngas von der Anlage zur Erzeugung von Syngas zu den Brennkammern transportiert.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 das vereinfachte Schema eines Kombikraftwerks mit einer
Gasturbine mit Zwischenüberhitzung bzw. sequentieller Verbrennung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 das vereinfachte Schema einer IGCC-Anlage mit einer Gasturbine mit Zwischenüberhitzung bzw. sequentieller Verbrennung, wie sie zur Verwirklichung der Erfindung geeignet ist; Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemässe
Rückführung des bei der Luftzerlegung gewonnenen Stickstoffs zum Verdichter in einer Anlage der in Fig. 2 gezeigten Art; und
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemässe
Rückführung des bei der Luftzerlegung gewonnenen Stickstoffs zum Verdichter in einer Anlage der in Fig. 2 gezeigten Art.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In der Fig. 2 ist in einem stark vereinfachten Schema eine IGCC-Anlage mit einer Gasturbine mit Zwischenüberhitzung bzw. sequentieller Verbrennung gezeigt, wie sie zur Verwirklichung der Erfindung geeignet ist. Das Kombikraftwerk 30 umfasst eine Gasturbine 11 mit einem Niederdruckverdichter 13, einem nachfolgenden Hochdruckverdichter 14, einer Hochdruckbrennkammer 18 mit einer nachfolgenden Hochdruckturbine 16 und einer Zwischenüberhitzungsbrennkammer 19 mit einer nachfolgenden Niederdruckturbine 17. Die Verdichter 13, 14 und die Turbinen 16, 17 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 15, von der ein Generator 12 angetrieben wird. Die Brennkammern 18 und 19 werden über eine Syngaszuleitung 31 mit Syngas als Brennstoff versorgt, welches durch Vergasung von Kohle (Kohlezufuhr 33) in einer Kohlevergasungsanlage 34 erzeugt wird. Der Kohlevergasungsanlage 34 ist eine Kühlvorrichtung 35 für das Syngas, eine Reinigungsanlage 36 und ein CO2- Abscheider 37 mit einem Cθ2-Ausgang 38 zur Abgabe des abgeschiedenen CO2 nachgeschaltet.
Zur Kohlevergasung in der Kohlevergasungsanlage 34 wird Sauerstoff (O2) verwendet, welcher in einer Luftzerlegungsanlage 32 gewonnen und über eine Sauerstoffleitung 32a zugeführt wird. Die Luftzerlegungsanlage 32 erhält verdichtete Luft vom Ausgang des Niederdruckverdichters 13. Der bei der Zerlegung ebenfalls entstehenden Stickstoff (N2) wird beispielsweise über eine Stickstoffleitung 32b der Niederdruckbrennkammer 19 zugeführt.
Zur Kühlung der vom Heissgas belasteten Komponenten der Brennkammern 18, 19 und Turbinen 16, 17 wird verdichtete Kühlluft an den Ausgängen der beiden Verdichter 13 und 14 abgezapft, in einem nachgeschalteten OTC-Kühler 23 bzw. 24 abgekühlt, und dann über entsprechende Kühlleitungen 25 und 26 den zu kühlenden Stellen zugeführt.
Am Ausgang der Niederdruckturbine 17 ist ein Abhitzedampferzeuger 27 angeordnet, der zusammen mit einer angeschlossenen Dampfturbine 29 Teil eines Wasser-Dampf-Kreislaufs ist. Das aus dem Abhitzedampferzeuger 27 austretende Abgas wird über eine Abgasleitung 28 nach aussen abgegeben.
In einer solchen Anlagenkonfiguration wird nun gemäss Fig. 3 oder 4 die
Verwendung des bei der Luftzerlegung anfallenden, kühlen Stickstoffs umgestellt. In dem Kombikraftwerk 40 der Fig. 3 werden zwar die
Zwischenüberhitzungsbrennkammer 19 und die Niederdruckturbine 17 nach wie vor durch verdichtete Luft gekühlt, die am Ausgang des Niederdruckverdichters 13 abgezweigt und dann in einem OTC-Kühler 23 heruntergekühlt wird. Das Gleiche gilt auch für die Hochdruckbrennkammer 18 und die Hochdruckturbine 16 mit dem Unterschied, dass in diesem Fall der OTC-Kühler 24 nicht mehr notwendig ist.
Dies wird gemäss Fig. 3 auf folgende Weise erreicht: Der bei der Luftzerlegung in der Luftzerlegungsanlage 32 anfallende Stickstoff (N2) wird über die
Stickstoffleitung 32b in den Hochdruckverdichter 14 eingespeist und dort verdichtet. Um auf das erforderliche Druckniveau zu kommen, ist in die Stickstoffleitung 32b ein zusätzlicher Verdichter 39 eingeschaltet, der den Stickstoff verdichtet. In Fig. 3 wird der Stickstoff direkt auf den Eingang des Hochdruckverdichters 14 gegeben. Es ist aber auch denkbar, dass er auf einer Zwischenstufe in den Hochdruckkompressor 14 eingeführt wird. Bei der in Fig. 4 dargestellten alternativen Ausgestaltung wird der aus der Luftzerlegungsanlage 32 kommende Stickstoff über die Stickstoffleitung 32b in den Niederdruckverdichter 13 eingespeist, und zwar entweder in einer Zwischenstufe (durchgezogene Linie in Fig. 4), oder direkt auf den Eingang des Niederdruckverdichters (gestrichelte Linie in Fig. 4). Eine Vorverdichtung ist in diesen Fällen nicht nötig.
Zusammenfassend lässt sich das Prinzip der Erfindung wie folgt beschreiben: - Auf einem Zwischendruckniveau (ca. 11 -20 bar) wird am Verdichter Luft abgezweigt und zu einer Luftzerlegungsanlage geführt.
Der bei der Luftzerlegung anfallende Stickstoff, der eine vergleichsweise niedrige Temperatur aufweist, wird zum Verdichter zurückgeleitet, und zwar entweder o zum Eingang des Verdichters, oder o zu einer Zwischenstufe, die niedriger ist, als die Zwischenstufe, auf der die Luft abgezweigt worden ist, oder o genau zu der Zwischenstufe, auf der auch die Luft abgezweigt worden ist.
In allen drei Fällen kühlt der kühle Stickstoff die Verdichterluft und stellt damit eine Art „Verdichter-Zwischenkühlung" dar, mit der alle bekannten Vorteile der Zwischenkühlung verbunden sind.
Voraussetzung für die Verwirklichung dieses Konzeptes ist, dass in den beiden Brennkammern der Gasturbine unverdünntes Kohlegas (ohne N2-Zugabe) verwendet werden kann. Da die Luftzerlegung relativ kalten Stickstoff liefert und der Stickstoff nicht zur Verdünnung in der Brennkammer benötigt wird (wie dies in Fig. 2 dargestellt ist), kann der Stickstoff sehr effektiv für die Zwischenkühlung eingesetzt werden. Dadurch wird es möglich (siehe Fig. 4), beide OTC-Kühler (23, 24) für die Kühlung der Kühlluft einzusparen. BEZUGSZEICHENLISTE
10,30,40 Kombikraftwerk
11 Gasturbine
12 Generator
13 Niederdruckverdichter
14 Hochdruckverdichter
15 Welle (Gasturbine)
16 Hochdruckturbine
17 Niederdruckturbine
18 Hochdruckbrennkammer
19 Zwischenüberhitzungsbrennkammer
20 Lufteinlass
21 ,22 Brennstoffzufuhr
23,24 OTC-Kühler
25,26 Kühlleitung
27 Abhitzedampferzeuger
28 Abgasleitung
29 Dampfturbine (Dampfkreislauf)
31 Syngaszuleitung
32 Luftzerlegungsanlage
32a Sauerstoffleitung
32b Stickstoffleitung
33 Kohlezufuhr
34 Kohlevergasungsanlage
35 Kühlvorrichtung
36 Reinigungsanlage
37 Cθ2-Abscheider
38 CO2-Ausgang
39 Verdichter

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine (11), welche insbesondere in einem Kombikraftwerk (30, 40) eingesetzt ist, bei welchem Verfahren durch die Gasturbine (11) Luft angesaugt und verdichtet wird, die verdichtete Luft zur Verbrennung eines aus Kohle gewonnenen Syngases einer Brennkammer (18, 19) zugeführt wird, und die bei der Verbrennung entstehenden heissen Gase in einer nachfolgenden Turbine (16, 17) unter Verrichtung von Arbeit entspannt werden, wobei ein Teil der verdichteten Luft in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt wird, und der Sauerstoff in einer Kohlevergasungsanlage (34) zur Erzeugung des Syngases eingesetzt wird, und wobei ein Teil der verdichteten Luft zur Kühlung der von den heissen Gasen belasteten Teile der Gasturbine (11) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Gasturbine (11 ) mit Zwischenüberhitzung verwendet wird, welche zwei Brennkammern (18, 19) und zwei Turbinen (16, 17) umfasst, wobei in der ersten Brennkammer (18) Syngas unter Einsatz der verdichteten Luft verbrannt und die entstehenden heissen Gase in der ersten Turbine (16) entspannt werden, und wobei in der zweiten Brennkammer Syngas unter Einsatz der aus der ersten Turbine (16) kommenden Gase verbrannt und die entstehenden heissen Gase in der zweiten Turbine (17) entspannt werden, und - der bei der Luftzerlegung entstehende Stickstoff der Gasturbine (11 ) zur
Verdichtung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbine (11) einen ersten Verdichter (13) zur Verdichtung von angesaugter Luft auf eine erste Druckstufe und einen zweiten Verdichter (14) zur weiteren Verdichtung der Luft von der ersten Druckstufe auf eine zweite, höhere Druckstufe umfasst, dass ein Teil der aus dem ersten Verdichter (13) kommenden Luft in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt wird, und dass der bei dieser Zerlegung entstehende Stickstoff zur Verdichtung dem zweiten Verdichter (14) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Stickstoff zunächst in einem weiteren Verdichter (39) vorverdichtet wird, bevor er dem zweiten Verdichter (14) zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorverdichtete Stickstoff dem Eingang des Zweiten Verdichters (14) zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbine (11) einen ersten Verdichter (13) zur Verdichtung von angesaugter Luft auf eine erste Druckstufe und einen zweiten Verdichter (14) zur weiteren
Verdichtung der Luft von der ersten Druckstufe auf eine zweite, höhere Druckstufe umfasst, dass ein Teil der aus dem ersten Verdichter (13) kommenden Luft in Sauerstoff und Stickstoff zerlegt wird, und dass der bei dieser Zerlegung entstehende Stickstoff zur Verdichtung dem ersten Verdichter (13) zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff dem ersten Verdichter (13) auf einer Zwischenstufe zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoff dem Eingang des ersten Verdichters (13) zugeführt wird.
8. Gasturbine (11) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , welche Gasturbine (11 ) als Gasturbine mit Zwischenüberhitzung ausgelegt ist und Verdichter (13, 14) zur Verdichtung von angesaugter Luft sowie zwei Brennkammern (18, 19) und zwei Turbinen (16, 17) umfasst, wobei in der ersten Brennkammer (18) ein Brennstoff unter Einsatz der verdichteten Luft verbrannt und die entstehenden heissen Gase in der ersten Turbine (16) entspannt werden, und wobei in der zweiten Brennkammer der Brennstoff unter Einsatz der aus der ersten Turbine (16) kommenden Gase verbrannt und die entstehenden heissen Gase in der zweiten Turbine (17) entspannt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftzerlegungsanlage (32) vorgesehen ist, welche eingangsseitig an die Verdichter (13, 14) angeschlossen ist und ausgangsseitig eine Stickstoffleitung (32b) zur Abgabe des bei der Zerlegung entstehenden Stickstoffs aufweist, und dass die Stickstoffleitung (32b) zu den Verdichtern (13, 14) zurückgeführt ist.
9. Gasturbine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei hintereinandergeschaltete Verdichter (13, 14) vorgesehen sind, und dass die Stickstoffleitung (32b) zum zweiten Verdichter (14) zurückgeführt ist, und dass in der Stickstoffleitung (32b) ein weiterer Verdichter (39) angeordnet ist.
10. Gasturbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Stickstoffleitung (32b) zum Eingang des zweiten Verdichters (14) zurückgeführt ist.
11. Gasturbine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei hintereinandergeschaltete Verdichter (13, 14) vorgesehen sind, und dass die Stickstoffleitung (32b) zum ersten Verdichter (13) zurückgeführt ist.
12. Gasturbine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stickstoffleitung (32b) zum Eingang des ersten Verdichters (13) zurückgeführt ist.
13. Gasturbine nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Stickstoffleitung (32b) zu einer Zwischenstufe des ersten Verdichters (13) zurückgeführt ist.
14. Gasturbine nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzerlegungsanlage (32) ausgangsseitig eine Sauerstoffleitung (32a) zur Abgabe des bei der Zerlegung entstehenden Sauerstoffs aufweist, welche zu einer Anlage (33, ..,38) zur Erzeugung von Syngas mittels Kohlevergasung geführt ist, und dass eine Syngaszuleitung (31) das erzeugte Syngas von der Anlage (33, ..,38) zur Erzeugung von Syngas zu den Brennkammern (18, 19) transportiert.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109404137A (zh) * 2018-09-25 2019-03-01 杭州螺旋新能源科技有限公司 一种燃气轮机及大功率燃气轮机的启动方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE947843C (de) * 1954-09-11 1956-08-23 Henschel & Sohn G M B H Verfahren zur Verwendung des bei Druckvergasern anfallenden Schleusengases im Gasturbinenbetrieb
DE2503193A1 (de) * 1975-01-27 1976-07-29 Linde Ag Verfahren zur herstellung eines heizgases durch druckvergasung kohlenstoffhaltiger brennstoffe
US4785622A (en) * 1984-12-03 1988-11-22 General Electric Company Integrated coal gasification plant and combined cycle system with air bleed and steam injection
US4896499A (en) * 1978-10-26 1990-01-30 Rice Ivan G Compression intercooled gas turbine combined cycle
EP0622535A1 (de) * 1993-04-27 1994-11-02 Air Products And Chemicals, Inc. Gebrauch von Stickstoff von einer Luftzerlegungsanlage um die Zufuhrluft zum Kompressor einer Gasturbine zu kühlen und dadurch der Wirkungsgrad zu erhöhen
EP0634562A2 (de) * 1993-07-16 1995-01-18 Air Products And Chemicals, Inc. Gasturbinenverfahren zur Energiegewinnung mit integrierter Lufttrennungsanlage

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH687269A5 (de) * 1993-04-08 1996-10-31 Abb Management Ag Gasturbogruppe.

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE947843C (de) * 1954-09-11 1956-08-23 Henschel & Sohn G M B H Verfahren zur Verwendung des bei Druckvergasern anfallenden Schleusengases im Gasturbinenbetrieb
DE2503193A1 (de) * 1975-01-27 1976-07-29 Linde Ag Verfahren zur herstellung eines heizgases durch druckvergasung kohlenstoffhaltiger brennstoffe
US4896499A (en) * 1978-10-26 1990-01-30 Rice Ivan G Compression intercooled gas turbine combined cycle
US4896499B1 (de) * 1978-10-26 1992-09-15 G Rice Ivan
US4785622A (en) * 1984-12-03 1988-11-22 General Electric Company Integrated coal gasification plant and combined cycle system with air bleed and steam injection
EP0622535A1 (de) * 1993-04-27 1994-11-02 Air Products And Chemicals, Inc. Gebrauch von Stickstoff von einer Luftzerlegungsanlage um die Zufuhrluft zum Kompressor einer Gasturbine zu kühlen und dadurch der Wirkungsgrad zu erhöhen
EP0634562A2 (de) * 1993-07-16 1995-01-18 Air Products And Chemicals, Inc. Gasturbinenverfahren zur Energiegewinnung mit integrierter Lufttrennungsanlage

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109404137A (zh) * 2018-09-25 2019-03-01 杭州螺旋新能源科技有限公司 一种燃气轮机及大功率燃气轮机的启动方法

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