WO2014127922A1 - Gas turbine power station with co2 precipitation - Google Patents

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WO2014127922A1
WO2014127922A1 PCT/EP2014/050345 EP2014050345W WO2014127922A1 WO 2014127922 A1 WO2014127922 A1 WO 2014127922A1 EP 2014050345 W EP2014050345 W EP 2014050345W WO 2014127922 A1 WO2014127922 A1 WO 2014127922A1
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reboiler
exhaust gas
carbon dioxide
power plant
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PCT/EP2014/050345
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Christian Brunhuber
Mike Rost
Hermann Kremer
Rüdiger Schneider
Henning Schramm
Nicolas Vortmeyer
Gerhard Zimmermann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
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Definitions

  • Gas turbine power plant with C0 2 separation The invention relates to a power plant with a gas turbine, with an exhaust line of the gas turbine and with a
  • the invention is intended for a power plant which does not comprise a waste heat steam generator connected downstream of the gas turbine.
  • the resulting exhaust gas or flue gas When burning a fossil fuel, in particular in a power plant with a gas turbine, the resulting exhaust gas or flue gas is loaded with carbon dioxide to a not inconsiderable extent.
  • such exhaust gas contains other combustion products such as the gases nitrogen, sulfur oxides, nitrogen oxides and water vapor and solid particles, dusts and soot.
  • the exhaust gas is released into the atmosphere after extensive separation of the solid constituents.
  • nitrogen oxides and / or sulfur oxides are separated off catalytically or wet-chemically.
  • carbon dioxide is usually released into the atmosphere.
  • amine-containing absorbent being used as amines in particular alkanolamines, but also more complex sterically hindered amines with large alkyl groups, cyclic amines, amino acids or amino acid salts.
  • the amines used form either carbamates with carbon dioxide or the carbon dioxide reacts in the wash solution indirectly to bicarbonate and a protonated
  • Process steam is available here from heat recovery steam generators, which are already provided in many cases to increase the efficiency of the power plant.
  • a power plant with a gas turbine is provided for reasons of a required flexibility of power generation or other operational or investment reasons, which does not include a heat recovery steam generator, so would have to be built specifically for the separator for carbon dioxide, a steam generator that provides the required process steam.
  • the thermal regeneration of the washing solution could also take place directly with the hot exhaust gas of the gas turbine.
  • the object of the invention is to provide a power plant of the type mentioned with a gas turbine, in which even without the use of process steam as economical as possible deposition of carbon dioxide from the exhaust gas of the gas turbine is possible.
  • a power plant with a gas turbine, with an exhaust pipe of the gas turbine and a separator for carbon dioxide
  • the separation device comprises a device connected to the exhaust pipe absorption device and a device connected to the absorption desorption for the regeneration of a washing solution, wherein the desorption a Associated with a reboiler, which is thermally connected to the exhaust pipe, and wherein a feed device for a coolant is arranged in the exhaust pipe upstream of the reboiler.
  • the invention is based in a first step on the consideration that due to the usual temperatures and amounts of the exhaust gas of a gas turbine, a thermally contacted directly with the exhaust reboiler or heat exchanger gas-side temperatures would be exposed to the most popular absorbents an undesirably high thermal would cause decomposition.
  • the invention surprisingly recognizes that this problem can be avoided by cooling the exhaust gas of the gas turbine by introducing a coolant upstream of the reboiler. If a feed device for a coolant is provided upstream of the reboiler in the exhaust line, the temperature of the exhaust gas can be adjusted to a desired temperature prior to entry into the reboiler.
  • the temperature setting takes place via the type and amount of the coolant, the amount of exhaust gas available from the gas turbine being taken into account.
  • the feed of the coolant is preferably carried out by injection.
  • water is introduced into the hot exhaust gas of the gas turbine as coolant. The exhaust gas is thereby deprived of heat, in particular by the evaporation of the water.
  • the thermal energy input required for the regeneration or desorption of the carbon dioxide in the desorption unit is circulated through the washing solution.
  • a recirculation line is provided for exhaust gas in a preferred embodiment of the power plant, which branches off downstream of the reboiler from the exhaust pipe, and the upstream of the feed back into the exhaust pipe empties.
  • the temperature of the exhaust gas is lowered so far before it enters the reboiler that the absorbents are no longer exposed to unnecessarily high temperatures.
  • the amount of heat to be transferred to the desorption device for regeneration of the absorbent via the reboiler is preferably set via the recirculation line.
  • a compressor in the recirculation line is expediently provided for this purpose.
  • the recovery device is advantageously designed as a condensation device.
  • a condensation device is already provided by the absorption device of the separation device, in which the after the reboiler or after cooling with water vapor loaded and exhaust gas of the gas turbine is brought under condensation of water with the washing solution in contact.
  • suitable means may be provided which, for example, separate the absorbent used from the washing solution, so that water is once again available as coolant.
  • a condensation device for water may also be provided separately at a location of the exhaust line downstream of the reboiler.
  • Such a separate condensation device is preferably arranged in the exhaust gas line downstream of the reboiler and upstream of the absorption device.
  • water can be recovered in a desorption downstream of the condensation device.
  • FIGURE schematically shows a power plant with a gas turbine, wherein a separator for carbon dioxide is provided, the thermal energy required for the regeneration of the exhaust gas of the gas turbine is obtained.
  • FIG. 1 schematically shows a power plant 1 with a gas turbine 2, with an exhaust pipe 3 and with a separator 4 connected thereto for carbon dioxide.
  • the power plant 1 does not include a heat recovery steam generator.
  • the thermal energy required for the regeneration of the carbon dioxide absorbent used is obtained from the exhaust gas of the gas turbine 2.
  • the separation device 4 of the power plant 1 comprises an absorption device 5 connected to the exhaust gas line 3 of the gas turbine 2 and a desorption device 6.
  • the absorption device 5 and the desorption device 6 are connected to one another via lines 7 for the circulation of a washing solution mixed with absorption medium.
  • the exhaust gas of the gas turbine 2 is brought into contact with the washing solution by absorbing the contained carbon dioxide.
  • the scrubbing solution laden with carbon dioxide is passed into the desorption device 6 where it is thermally regenerated with the desorption of carbon dioxide.
  • the carbon dioxide is removed from the desorption device 6 and fed, for example, to a further treatment or storage.
  • a reboiler 8 is provided, which is thermally or thermally in contact with the exhaust pipe 3.
  • a combustion chamber 9 and a compressor 10 are located. So that the reboiler 8 is not exposed to high temperatures on the gas side, which would lead to an undesired decomposition of the absorbent used, a feed device 11 for a coolant is provided upstream of the reboiler 8. Water is used as the coolant, which is injected via the feed device 11 into the exhaust gas of the gas turbine 2. This causes a drop in temperature in the exhaust gas before it flows through the reboiler 8. The water used for cooling is conveyed from a coolant reservoir 12 via a pump 13 to the feed device 11.
  • a recirculation line 14 for exhaust gas is further included. This branches off downstream of the reboiler 8 from the exhaust pipe 3 and opens upstream of the
  • a compressor 15 is included.
  • the water-laden exhaust gas of the gas turbine 2 flows to the separation of carbon dioxide in the absorption device 5. There, the content of water is reduced by condensation.
  • the absorption device 5 simultaneously acts as a recovery device 16 for the coolant. From the collecting at the bottom of the absorption device 5, diluted with water washing solution, water is recovered again. Wound water is returned to the coolant reservoir 12 via a return line 18.
  • a connected to the return line 18 separate condensation device 17 may be arranged to recover water from the exhaust gas. The amount of water needed for cooling is also reduced as a result.

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Abstract

Power station (1) having a gas turbine (2), having an exhaust gas line (3) of the gas turbine (2) and having a precipitation device (4) for carbon dioxide, wherein the precipitation device (4) comprises an absorption device (5) which is connected to the exhaust gas line (3) and a desorption device (6), which is connected to the absorption device (5) and has the purpose of regenerating a washing solution, wherein assigned to the desorption device (6) is a reboiler (8) which is connected in terms of heating technology to the exhaust gas line (3), and wherein a feed device for a coolant is arranged upstream of the reboiler (8) in the exhaust gas line (3).

Description

Beschreibung description
Gasturbinenkraftwerk mit C02-Abscheidung Die Erfindung betrifft ein Kraftwerk mit einer Gasturbine, mit einer Abgasleitung der Gasturbine und mit einer Gas turbine power plant with C0 2 separation The invention relates to a power plant with a gas turbine, with an exhaust line of the gas turbine and with a
Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid aus dem Abgas der Gasturbine. Insbesondere ist die Erfindung für ein Kraftwerk vorgesehen, welches keinen der Gasturbine nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger umfasst. Separating device for carbon dioxide from the exhaust gas of the gas turbine. In particular, the invention is intended for a power plant which does not comprise a waste heat steam generator connected downstream of the gas turbine.
Bei der Verbrennung eines fossilen Brennstoffs, insbesondere in einem Kraftwerk mit einer Gasturbine, ist das entstehende Abgas bzw. Rauchgas in nicht unerheblichem Umfang mit Kohlen- dioxid befrachtet. Neben Kohlendioxid enthält ein derartiges Abgas weitere Verbrennungsprodukte wie zum Beispiel die Gase Stickstoff, Schwefeloxide, Stickstoffoxide und Wasserdampf sowie Festkörperpartikel, Stäube und Ruß. Gewöhnlich wird das Abgas nach einer weitgehenden Abscheidung der Festkörperbe- standteile in die Atmosphäre entlassen. Gegebenenfalls werden auch Stickoxide und/oder Schwefeloxide katalytisch oder nasschemisch abgetrennt. Als natürlicher Bestandteil der Erdatmosphäre wird jedoch Kohlendioxid üblicherweise mit in die Atmosphäre entlassen. When burning a fossil fuel, in particular in a power plant with a gas turbine, the resulting exhaust gas or flue gas is loaded with carbon dioxide to a not inconsiderable extent. In addition to carbon dioxide such exhaust gas contains other combustion products such as the gases nitrogen, sulfur oxides, nitrogen oxides and water vapor and solid particles, dusts and soot. Usually, the exhaust gas is released into the atmosphere after extensive separation of the solid constituents. Optionally, nitrogen oxides and / or sulfur oxides are separated off catalytically or wet-chemically. However, as a natural component of the Earth's atmosphere, carbon dioxide is usually released into the atmosphere.
Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe in globalem Maßstab, unter anderem auch in einer Gasturbine, wird Kohlendioxid in solchen Mengen an die Atmosphäre abgegeben, dass nach dem aktuellen Stand der Wissenschaft eine Beeinflussung des Klimas durch den hierdurch bedingten Anstieg des Gehalts an Kohlendioxid in der Atmosphäre angenommen wird. In der Atmosphäre befindliches Kohlendioxid behindert nämlich die Wärme- abstrahlung von der Erdoberfläche ins All, was allgemein als Treibhauseffekt bekannt ist. By burning fossil fuels on a global scale, including in a gas turbine, carbon dioxide is released into the atmosphere in such quantities that, according to the current state of science, the climate is influenced by the resulting increase in the amount of carbon dioxide in the atmosphere becomes. The presence of carbon dioxide in the atmosphere obstructs the heat radiation from the earth's surface into space, which is generally known as the greenhouse effect.
Insofern werden bei bestehenden fossil befeuerten Kraftwerken geeignete Sekundärmaßnahmen diskutiert, um nach der Verbrennung das entstandene Kohlendioxid aus dem Abgas zu entfernen. Als einer technischen Realisierung wird hierzu das Abgas mit einer Waschlösung in Kontakt gebracht, die mit einem geeigneten Absorptionsmittel für Kohlendioxid versetzt ist. Am aussichtsreichsten erscheinen derzeit aminhaltige Absorptions- mittel, wobei als Amine insbesondere Alkanolamine , aber auch komplexere sterisch gehinderte Amine mit großen Alkylgruppen, zyklische Amine, Aminosäuren oder Aminosäuresalze eingesetzt werden. Die eingesetzten Amine bilden mit Kohlendioxid entweder Carbamate, oder das Kohlendioxid reagiert in der Waschlö- sung indirekt zu Hydrogencarbonat und einem protoniertenIn this respect, suitable secondary measures are discussed in existing fossil-fired power plants in order to remove the resulting carbon dioxide from the exhaust gas after combustion. As a technical realization of this, the exhaust gas is brought into contact with a washing solution, which is mixed with a suitable absorbent for carbon dioxide. The most promising currently appear amine-containing absorbent, being used as amines in particular alkanolamines, but also more complex sterically hindered amines with large alkyl groups, cyclic amines, amino acids or amino acid salts. The amines used form either carbamates with carbon dioxide or the carbon dioxide reacts in the wash solution indirectly to bicarbonate and a protonated
Amin. Auch können Pottasche-Lösungen zur Abscheidung von Kohlendioxid eingesetzt sein. Amine. Potash solutions can also be used to remove carbon dioxide.
Durch den Kontakt des Abgases mit der Waschlösung wird ent- haltenes gasförmiges Kohlendioxid in der Waschlösung gelöst bzw. in chemischem Sinne absorbiert. Das von Kohlendioxid befreite Abgas wird in die Atmosphäre entlassen. Die mit Kohlendioxid befrachtete Waschlösung kann an eine andere Stelle verbracht werden, wo sie durch eine thermische Behandlung un- ter Desorption des absorbierten Kohlendioxids wieder regeneriert wird. Das abgeschiedene Kohlendioxid kann nun zum Beispiel in mehreren Stufen verdichtet, gekühlt und verflüssigt werden. In flüssigem oder gefrorenem Zustand kann das Kohlendioxid dann einer Lagerung oder Verwertung zugeführt werden. Die regenerierte Waschlösung wird erneut zur Absorption von Kohlendioxid aus dem Abgas eingesetzt. By the contact of the exhaust gas with the washing solution contained gaseous carbon dioxide is dissolved in the washing solution or absorbed in a chemical sense. The exhaust gas freed of carbon dioxide is released into the atmosphere. The carbon dioxide-loaded wash solution can be moved to another location where it is regenerated by a thermal treatment to desorb the absorbed carbon dioxide. The separated carbon dioxide can now be compacted, cooled and liquefied in several stages, for example. In liquid or frozen state, the carbon dioxide can then be sent for storage or recycling. The regenerated wash solution is reused to absorb carbon dioxide from the waste gas.
Die Abtrennung von Kohlendioxid aus dem Abgas einer Gasturbine durch chemische Absorption ist gerade unter wirtschaftli- chen Gesichtspunkten sinnvoll. Das Absorptionsverfahren benötigt elektrische Energie zum Betrieb von Pumpen, Gebläsen und Verdichtern sowie thermische Energie für die Regeneration der verwendeten Waschlösung. Die Bereitstellung der thermischen Energie kann üblicherweise durch Kondensation von Prozess- dampf, welcher vom Kraftwerk geliefert wird, erfolgen. DerThe separation of carbon dioxide from the exhaust gas of a gas turbine by chemical absorption makes sense from an economic point of view. The absorption process requires electrical energy to operate pumps, blowers and compressors and thermal energy to regenerate the wash solution used. The provision of the thermal energy can usually be done by condensation of process steam, which is supplied by the power plant. Of the
Prozessdampf steht hierbei aus Abhitzedampferzeugern zur Verfügung, die in vielen Fällen zur Effizienzsteigerung des Kraftwerks bereits vorgesehen sind. Ist jedoch aus Gründen einer geforderten Flexibilität der Stromerzeugung oder aus sonstigen Betriebs- oder Investitionsgründen ein Kraftwerk mit einer Gasturbine vorgesehen, welches keinen Abhitzedampferzeuger umfasst, so müsste speziell für die Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid ein Dampferzeuger errichtet werden, der den benötigten Prozessdampf bereitstellt. Alternativ könnte die thermische Regeneration der Waschlösung auch direkt mit dem heißen Abgas der Gastur- bine erfolgen. Hierbei ergibt sich aber das Problem, dass üblicherweise die für die Waschlösung vorgesehenen Absorptionsmittel limitiert sind, was deren Temperaturbeständigkeit betrifft . Process steam is available here from heat recovery steam generators, which are already provided in many cases to increase the efficiency of the power plant. However, if a power plant with a gas turbine is provided for reasons of a required flexibility of power generation or other operational or investment reasons, which does not include a heat recovery steam generator, so would have to be built specifically for the separator for carbon dioxide, a steam generator that provides the required process steam. Alternatively, the thermal regeneration of the washing solution could also take place directly with the hot exhaust gas of the gas turbine. However, this results in the problem that usually the intended for the wash solution absorbents are limited, which relates to their temperature resistance.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftwerk der eingangs genannten Art mit einer Gasturbine anzugeben, in dem auch ohne den Einsatz von Prozessdampf eine möglichst wirtschaftliche Abscheidung von Kohlendioxid aus dem Abgas der Gasturbine ermöglicht ist. The object of the invention is to provide a power plant of the type mentioned with a gas turbine, in which even without the use of process steam as economical as possible deposition of carbon dioxide from the exhaust gas of the gas turbine is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftwerk mit einer Gasturbine, mit einer Abgasleitung der Gasturbine und mit einer Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid gelöst, wobei die Abscheidevorrichtung eine an die Abgasleitung angeschlossene Absorptionsvorrichtung und eine mit der Absorptionsvorrichtung verbundene Desorptionsvorrichtung zur Regenerierung einer Waschlösung umfasst, wobei der Desorptionsvorrichtung ein Reboiler zugeordnet ist, der wärmetechnisch mit der Abgasleitung verbunden ist, und wobei in der Abgasleitung stromaufwärts des Reboilers eine Einspeisevorrichtung für ein Kühlmittel angeordnet ist. This object is achieved by a power plant with a gas turbine, with an exhaust pipe of the gas turbine and a separator for carbon dioxide, wherein the separation device comprises a device connected to the exhaust pipe absorption device and a device connected to the absorption desorption for the regeneration of a washing solution, wherein the desorption a Associated with a reboiler, which is thermally connected to the exhaust pipe, and wherein a feed device for a coolant is arranged in the exhaust pipe upstream of the reboiler.
Die Erfindung geht dabei in einem ersten Schritt von der Überlegung aus, dass aufgrund der üblichen Temperaturen und Mengen des Abgases einer Gasturbine ein thermisch unmittelbar mit dem Abgas kontaktierter Reboiler oder Wärmeübertrager gasseitig Temperaturen ausgesetzt wäre, die bei den meisten gängigen Absorptionsmitteln eine unerwünscht hohe thermische Zersetzung verursachen würden. In einem zweiten Schritt erkennt die Erfindung überraschend, dass sich dieses Problem vermeiden lässt, indem stromaufwärts des Reboilers das Abgas der Gasturbine durch Einbringung eines Kühlmittels abgekühlt wird. Ist insofern stromaufwärts des Reboilers in der Abgas- leitung eine Einspeisevorrichtung für ein Kühlmittel vorgesehen, so kann die Temperatur des Abgases vor Eintritt in den Reboiler auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden. Die Temperatureinstellung erfolgt dabei über die Art und die Menge des Kühlmittels, wobei die aus der Gasturbine zur Verfügung stehende Abgasmenge beachtet wird. Die Einspeisung des Kühlmittels erfolgt bevorzugt durch eine Eindüsung. Vorteilhafterweise wird als Kühlmittel Wasser in das heiße Abgas der Gasturbine eingebracht. Dem Abgas wird hierbei insbesondere durch die Verdampfung des Wassers Wärme entzogen. The invention is based in a first step on the consideration that due to the usual temperatures and amounts of the exhaust gas of a gas turbine, a thermally contacted directly with the exhaust reboiler or heat exchanger gas-side temperatures would be exposed to the most popular absorbents an undesirably high thermal Would cause decomposition. In a second step, the invention surprisingly recognizes that this problem can be avoided by cooling the exhaust gas of the gas turbine by introducing a coolant upstream of the reboiler. If a feed device for a coolant is provided upstream of the reboiler in the exhaust line, the temperature of the exhaust gas can be adjusted to a desired temperature prior to entry into the reboiler. The temperature setting takes place via the type and amount of the coolant, the amount of exhaust gas available from the gas turbine being taken into account. The feed of the coolant is preferably carried out by injection. Advantageously, water is introduced into the hot exhaust gas of the gas turbine as coolant. The exhaust gas is thereby deprived of heat, in particular by the evaporation of the water.
Über den wärmetechnisch mit der Abgasleitung verbundenen Reboiler erfolgt durch Umwälzung der Waschlösung der zur Regenerierung bzw. zur Desorption des Kohlendioxids in der De- Sorptionseinheit benötigte thermische Energieeintrag. By means of the reboiler thermally connected to the exhaust pipe, the thermal energy input required for the regeneration or desorption of the carbon dioxide in the desorption unit is circulated through the washing solution.
Da üblicherweise die aus der Gasturbine zur Verfügung stehende Abgasmenge begrenzt bzw. fest vorgegeben ist, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung des Kraftwerks eine Rezirkulations- leitung für Abgas vorgesehen, die stromabwärts des Reboilers aus der Abgasleitung abzweigt, und die stromaufwärts der Einspeisevorrichtung zurück in die Abgasleitung mündet. Durch die durch die Rezirkulationsleitung ermöglichte Rückführung von Abgas von der Auslassseite des Reboilers zur Einlassseite der Einspeisevorrichtung für Kühlmittel kann bei einer gegebenen bzw. benötigten Temperaturdifferenz über den Reboiler die an die Waschlösung zu übertragende Wärmemenge eingestellt werden. Mit anderen Worten wird mittels der Rezirkulationsleitung eine Regulierung der durch den Reboiler strömenden Menge an Abgas möglich, wodurch die zu übertragende Wärmemenge eingestellt wird. Durch die Einbringung des Kühlmittels in das Abgas der Gasturbine wird die Temperatur des Abgases vor seinem Eintritt in den Reboiler so weit abgesenkt, dass die Absorptionsmittel keinen unnötig hohen Temperaturen mehr ausgesetzt sind. Die zur Regenerierung des Absorptionsmittels über den Reboiler in die Desorptionsvorrichtung zu übertragende Wärmemenge wird bevorzugt über die Rezirkulationsleitung eingestellt. Insbesondere ist hierzu zweckmäßigerweise ein Verdichter in der Rezirkulationsleitung vorgesehen . Since usually available from the gas turbine exhaust amount is limited or fixed, a recirculation line is provided for exhaust gas in a preferred embodiment of the power plant, which branches off downstream of the reboiler from the exhaust pipe, and the upstream of the feed back into the exhaust pipe empties. By the recycling of exhaust gas from the outlet side of the reboiler to the inlet side of the feed device for coolant, which is made possible by the recirculation line, the amount of heat to be transferred to the washing solution can be adjusted via the reboiler for a given or required temperature difference. In other words, regulation of the amount of exhaust gas flowing through the reboiler is possible by means of the recirculation line, whereby the amount of heat to be transferred is set. By introducing the coolant into the exhaust gas of the gas turbine, the temperature of the exhaust gas is lowered so far before it enters the reboiler that the absorbents are no longer exposed to unnecessarily high temperatures. The amount of heat to be transferred to the desorption device for regeneration of the absorbent via the reboiler is preferably set via the recirculation line. In particular, a compressor in the recirculation line is expediently provided for this purpose.
Um den Verbrauch an Kühlmittel, und insbesondere von Wasser, niedrig zu halten, ist zweckmäßigerweise eine Rückgewinnungs- vorrichtung für das Kühlmittel umfasst. Im Falle des Einsatzes von Wasser ist die Rückgewinnungsvorrichtung vorteilhaf- terweise als eine Kondensationsvorrichtung ausgebildet. Eine derartige Kondensationsvorrichtung ist bereits durch die Absorptionsvorrichtung der Abscheidevorrichtung gegeben, in der das nach dem Reboiler bzw. nach der Abkühlung mit Wasserdampf befrachtete und Abgas der Gasturbine unter Kondensation von Wasser mit der Waschlösung in Kontakt gebracht wird. Um vorliegend eine unerwünschte Verdünnung der Waschlösung mit Wasser zu verhindern, können geeignete Mittel vorgesehen sein, die beispielsweise das eingesetzte Absorptionsmittel aus der Waschlösung abseparieren, so dass Wasser als Kühlmittel er- neut zur Verfügung steht. Eine Kondensationsvorrichtung für Wasser kann jedoch auch separat an einer Stelle der Abgaslei - tung stromabwärts des Reboilers vorgesehen sein. Bevorzugt ist eine solche separate Kondensationsvorrichtung in der Ab- gasleitung stromabwärts des Reboilers und stromaufwärts der Absorptionsvorrichtung angeordnet. Auch kann Wasser in einer der Desorptionsvorrichtung nachgeschalteten Kondensationsvorrichtung zurückgewonnen werden. In order to keep the consumption of coolant, and in particular of water, low, it is expedient to include a recovery device for the coolant. In the case of the use of water, the recovery device is advantageously designed as a condensation device. Such a condensation device is already provided by the absorption device of the separation device, in which the after the reboiler or after cooling with water vapor loaded and exhaust gas of the gas turbine is brought under condensation of water with the washing solution in contact. In order to prevent undesired dilution of the washing solution with water in the present case, suitable means may be provided which, for example, separate the absorbent used from the washing solution, so that water is once again available as coolant. However, a condensation device for water may also be provided separately at a location of the exhaust line downstream of the reboiler. Such a separate condensation device is preferably arranged in the exhaust gas line downstream of the reboiler and upstream of the absorption device. Also, water can be recovered in a desorption downstream of the condensation device.
Zwischen dem Reboiler und der Abscheidevorrichtung bzw. der Absorptionsvorrichtung können in der Abgasleitung grundsätzlich auch weitere Komponenten des Kraftwerks angeordnet sein, wie z.B. ein Kühler, eine Rauchgaswäsche und/oder ein zusätzlicher Verdichter. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer In principle, other components of the power plant can also be arranged in the exhaust pipe between the reboiler and the separation device or the absorption device, such as a cooler, a flue gas scrubber and / or an additional compressor. An embodiment of the invention will be described with reference to a
Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur schematisch ein Kraftwerk mit einer Gasturbine, wobei eine Abscheidevorrichtung für Kohlendioxid vorgesehen ist, deren zur Regeneration benötigte thermische Energie aus dem Abgas der Gasturbine bezogen wird. Drawing explained in more detail. The single FIGURE schematically shows a power plant with a gas turbine, wherein a separator for carbon dioxide is provided, the thermal energy required for the regeneration of the exhaust gas of the gas turbine is obtained.
FIG 1 zeigt schematisch ein Kraftwerk 1 mit einer Gasturbine 2, mit einer Abgasleitung 3 und mit einer daran angeschlosse- nen Abscheidevorrichtung 4 für Kohlendioxid. Das Kraftwerk 1 umfasst keinen Abhitzedampferzeuger. Die zur Regenerierung des eingesetzten Absorptionsmittels für Kohlendioxid benötigte thermische Energie wird aus dem Abgas der Gasturbine 2 bezogen . 1 schematically shows a power plant 1 with a gas turbine 2, with an exhaust pipe 3 and with a separator 4 connected thereto for carbon dioxide. The power plant 1 does not include a heat recovery steam generator. The thermal energy required for the regeneration of the carbon dioxide absorbent used is obtained from the exhaust gas of the gas turbine 2.
Die Abscheidevorrichtung 4 des Kraftwerks 1 umfasst eine an die Abgasleitung 3 der Gasturbine 2 angeschlossene Absorptionsvorrichtung 5 sowie eine Desorptionsvorrichtung 6. Die Absorptionsvorrichtung 5 und die Desorptionsvorrichtung 6 sind zur Zirkulation einer mit Absorptionsmittel versetzten Waschlösung über Leitungen 7 miteinander verbunden. The separation device 4 of the power plant 1 comprises an absorption device 5 connected to the exhaust gas line 3 of the gas turbine 2 and a desorption device 6. The absorption device 5 and the desorption device 6 are connected to one another via lines 7 for the circulation of a washing solution mixed with absorption medium.
In der Absorptionsvorrichtung 5 wird das Abgas der Gasturbine 2 unter Absorption des enthaltenen Kohlendioxids mit der Waschlösung in Kontakt gebracht. Die mit Kohlendioxid belade- ne Waschlösung wird in die Desorptionsvorrichtung 6 geleitet und dort thermisch unter Desorption von Kohlendioxid regeneriert. Das Kohlendioxid wird aus der Desorptionsvorrichtung 6 abgeführt und beispielsweise einer Weiterbehandlung oder La- gerung zugeführt. In the absorption device 5, the exhaust gas of the gas turbine 2 is brought into contact with the washing solution by absorbing the contained carbon dioxide. The scrubbing solution laden with carbon dioxide is passed into the desorption device 6 where it is thermally regenerated with the desorption of carbon dioxide. The carbon dioxide is removed from the desorption device 6 and fed, for example, to a further treatment or storage.
Zur Einbringung von thermischer Energie in die Desorptionsvorrichtung 6 ist ein Reboiler 8 vorgesehen, der thermisch bzw. wärmetechnisch mit der Abgasleitung 3 in Kontakt steht. Zur Gasturbine 2 sind eine Brennkammer 9 sowie ein Verdichter 10 eingezeichnet. Damit der Reboiler 8 gasseitig nicht zu hohen Temperaturen ausgesetzt ist, die zu einer unerwünschten Zersetzung der eingesetzten Absorptionsmittel führen würden, ist stromaufwärts des Reboilers 8 eine Einspeisevorrichtung 11 für ein Kühlmittel vorgesehen. Als Kühlmittel ist Wasser eingesetzt, welches über die Einspeisevorrichtung 11 in das Abgas der Gasturbine 2 eingedüst wird. Hierdurch kommt es zu einer Temperaturabsenkung im Abgas, bevor dieses den Reboiler 8 durchströmt. Das zur Abkühlung eingesetzte Wasser wird aus einem Kühlmittelreservoir 12 über eine Pumpe 13 zur Einspeisevorrichtung 11 befördert. For the introduction of thermal energy in the desorption device 6, a reboiler 8 is provided, which is thermally or thermally in contact with the exhaust pipe 3. For gas turbine 2, a combustion chamber 9 and a compressor 10 are located. So that the reboiler 8 is not exposed to high temperatures on the gas side, which would lead to an undesired decomposition of the absorbent used, a feed device 11 for a coolant is provided upstream of the reboiler 8. Water is used as the coolant, which is injected via the feed device 11 into the exhaust gas of the gas turbine 2. This causes a drop in temperature in the exhaust gas before it flows through the reboiler 8. The water used for cooling is conveyed from a coolant reservoir 12 via a pump 13 to the feed device 11.
Zur Einstellung der für die Regenerierung des Absorptionsmittels bzw. der Waschlösung in der Desorptionsvorrichtung 6 be- nötigten Wärmemenge ist weiter eine Rezirkulationsleitung 14 für Abgas umfasst. Diese zweigt stromabwärts des Reboilers 8 aus der Abgasleitung 3 aus und mündet stromaufwärts der To set the amount of heat required for the regeneration of the absorbent or of the washing solution in the desorption device 6, a recirculation line 14 for exhaust gas is further included. This branches off downstream of the reboiler 8 from the exhaust pipe 3 and opens upstream of the
Einspeisevorrichtung 11 in die Abgasleitung 3. Zur Regulierung des rückfließenden Abgasstroms ist in der Rezirkula- tionsleitung 14 ein Verdichter 15 umfasst. Feeding device 11 in the exhaust pipe 3. To regulate the refluxing exhaust gas flow in the recirculation line 14, a compressor 15 is included.
Das mit Wasser befrachtete Abgas der Gasturbine 2 strömt zur Abscheidung von Kohlendioxid in die Absorptionsvorrichtung 5. Dort verringert sich der Gehalt an Wasser durch Kondensation. Insofern wirkt die Absorptionsvorrichtung 5 zugleich als eine Rückgewinnnungsvorrichtung 16 für das Kühlmittel. Aus der sich am Boden der Absorptionsvorrichtung 5 sammelnden, mit Wasser verdünnten Waschlösung wird Wasser erneut zurückgewonnen. Über eine Rückführleitung 18 wird gewonnenes Wasser wie- der in das Kühlmittelreservoir 12 zurückgeführt. Zusätzlich kann in der Abgasleitung 3 zwischen dem Reboiler 8 und der Absorptionsvorrichtung 5 eine an die Rückführleitung 18 angeschlossene separate Kondensationsvorrichtung 17 zur Rückgewinnung von Wasser aus dem Abgas angeordnet sein. Die zur Kühlung benötigte Menge an Wasser ist auch hierdurch reduziert . The water-laden exhaust gas of the gas turbine 2 flows to the separation of carbon dioxide in the absorption device 5. There, the content of water is reduced by condensation. In this respect, the absorption device 5 simultaneously acts as a recovery device 16 for the coolant. From the collecting at the bottom of the absorption device 5, diluted with water washing solution, water is recovered again. Wound water is returned to the coolant reservoir 12 via a return line 18. In addition, in the exhaust pipe 3 between the reboiler 8 and the absorption device 5, a connected to the return line 18 separate condensation device 17 may be arranged to recover water from the exhaust gas. The amount of water needed for cooling is also reduced as a result.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftwerk (1) mit einer Gasturbine (2), mit einer Abgas- leitung (3) der Gasturbine (2) und mit einer Abschei- devorrichtung (4) für Kohlendioxid, wobei die Abscheidevorrichtung (4) eine an die Abgasleitung (3) angeschlossene Absorptionsvorrichtung (5) und eine mit der Absorptionsvorrichtung (5) verbundene Desorptionsvorrichtung (6) zur Regenerierung einer Waschlösung umfasst, wobei der Desorptions- Vorrichtung (6) ein Reboiler (8) zugeordnet ist, der wärmetechnisch mit der Abgasleitung (3) verbunden ist, und wobei in der Abgasleitung (3) stromaufwärts des Reboilers (8) eine Einspeisevorrichtung (11) für ein Kühlmittel angeordnet ist. 1. power plant (1) with a gas turbine (2), with an exhaust pipe (3) of the gas turbine (2) and with a separator device (4) for carbon dioxide, wherein the separation device (4) to the exhaust pipe (3 ) connected to the absorption device (5) desorption device (6) for the regeneration of a washing solution, wherein the desorption device (6) is associated with a reboiler (8), the thermally connected to the exhaust pipe (3) is, and wherein in the exhaust pipe (3) upstream of the reboiler (8) a feed device (11) is arranged for a coolant.
2. Kraftwerk (1) nach Anspruch 1, 2. Power plant (1) according to claim 1,
wobei eine Rezirkulationsleitung (14) für Abgas umfasst ist, die stromabwärts des Reboilers (8) aus der Abgasleitung (3) abzweigt und die stromaufwärts der Einspeisevorrichtung (11) in die Abgasleitung (3) mündet. wherein a recirculation line (14) for exhaust gas is provided, which branches off from the exhaust pipe (3) downstream of the reboiler (8) and which opens into the exhaust pipe (3) upstream of the feed device (11).
3. Kraftwerk (1) nach Anspruch 2, 3. power plant (1) according to claim 2,
wobei in der Rezirkulationsleitung (14) ein Verdichter (15) angeordnet ist. wherein in the recirculation line (14) a compressor (15) is arranged.
4. Kraftwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Rückgewinnungsvorrichtung (16) für das Kühlmittel umfasst ist. 4. Power plant (1) according to one of the preceding claims, wherein a recovery device (16) is included for the coolant.
5. Kraftwerk (1) nach Anspruch 4, 5. Power plant (1) according to claim 4,
wobei die Rückgewinnungsvorrichtung (16) als eine Kondensationsvorrichtung (17) ausgebildet ist. wherein the recovery device (16) is designed as a condensation device (17).
6. Kraftwerk (1) nach Anspruch 5, 6. power plant (1) according to claim 5,
wobei die Kondensationsvorrichtung (17) in der Abgasleitung (3) stromabwärts des Reboilers (8) und stromaufwärts der Absorptionsvorrichtung (5) angeordnet ist. Kraftwerk (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, als Kühlmittel Wasser eingesetzt ist. wherein the condensation device (17) in the exhaust pipe (3) downstream of the reboiler (8) and upstream of the absorption device (5) is arranged. Power plant (1) according to one of the preceding claims, used as coolant water.
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