DE4335136C2

Gas prodn. for gas turbine operation - in combined gas and steam turbine power station

Abstract

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DE4335136C2, drawing sheet 1
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Expired 15 October 2013, 12.9 years ago.

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14 claims: 14 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of generating gases for driving a gas turbine in a combined Gas and steam turbine power plant, in which fine-grained to dusty coal under a Pressure <1 bar and a temperature of <1000 ° C with air or air enriched with oxygen or pure oxygen alone or in each case with recirculated exhaust gas mixed in a Combustion chamber is almost completely burned, a combustion gas in the essentially of CO2 and water vapor and when air is used also from nitrogen , wherein the combustion chamber without side giving off heat to the steam turbine Water / steam cycle from the combustion chamber combustion gas flowing = raw gas heat write to the clean gas and characterized and recirculated by subsequent admixture of Exhaust gas or a gas similar to it is used for combustion, to 650-950 ° C cooled and at this temperature at least of dust including Alkali metal compounds is cleaned, after which the combustion gas formed from the Clean gas through heat absorption from the combustion gas to the permissible inlet temperature the gas turbine is reheated and then consecutively a gas turbine and a heat recovery steam flows through, in the water for operating a steam turbine is preheated to one or more pressure levels, evaporated and superheated. 1. Verfahren zur Erzeugung von Gasen zum Betreiben einer Gasturbine in einem kombinierten Gas- und Dampfturbinenkraftwerk, bei dem feinkörnige bis staubförmige Kohle unter einem Druck < 1 bar sowie einer Temperatur < 1000°C mit Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff allein oder jeweils mit rezirkuliertem Abgas gemischt in einer Brennkammer nahezu vollständig verbrannt wird, zu einem Verbrennungsgas, das im wesentlichen aus CO2 und Wasserdampf und bei Verwendung von Luft auch aus Stickstoff besteht, wobei das ohne brennkammerseitige Wärmeabgabe an den Dampfturbinen- Wasser/Dampfkreislauf aus der Brennkammer strömende Verbrennungsgas = Rohgas Wärme an das Reingas abgibt und dadurch und durch anschließende Zumischung von rezirkuliertem Abgas oder einem Gas, ähnlich wie es zur Verbrennung verwendet wird, auf 650-950°C abgekühlt und bei dieser Temperatur zumindest von Staub einschließlich Alkalimetallverbindungen gereinigt wird, worauf das aus dem Verbrennungsgas gebildete Reingas durch Wärmeaufnahme vom Verbrennungsgas auf die zulässige Eintrittstemperatur der Gasturbine wieder aufgewärmt wird und anschließend hintereinander eine Gasturbine und einen Abhitzedampferzeuger durchströmt, in dem Wasser zum Betreiben einer Dampfturbine auf einer oder mehreren Druckstufen vorgewärmt, verdampft und überhitzt wird. 1. Verfahren zur Erzeugung von Gasen zum Betreiben einer Gasturbine in einem kombinierten Gas- und Dampfturbinenkraftwerk, bei dem feinkörnige bis staubförmige Kohle unter einem Druck > 1 bar sowie einer Temperatur > 1000°C mit Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff allein oder jeweils mit rezirkuliertem Abgas gemischt in einer Brennkammer nahezu vollständig verbrannt wird, zu einem Verbrennungsgas, das im wesentlichen aus CO2 und Wasserdampf und bei Verwendung von Luft auch aus Stickstoff besteht, wobei das ohne brennkammerseitige Wärmeabgabe an den Dampfturbinen- Wasser/Dampfkreislauf aus der Brennkammer strömende Verbrennungsgas = Rohgas Wärme an das Reingas abgibt und dadurch und durch anschließende Zumischung von rezirkuliertem Abgas oder einem Gas, ähnlich wie es zur Verbrennung verwendet wird, auf 650-950°C abgekühlt und bei dieser Temperatur zumindest von Staub einschließlich Alkalimetallverbindungen gereinigt wird, worauf das aus dem Verbrennungsgas gebildete Reingas durch Wärmeaufnahme vom Verbrennungsgas auf die zulässige Eintrittstemperatur der Gasturbine wieder aufgewärmt wird und anschließend hintereinander eine Gasturbine und einen Abhitzedampferzeuger durchströmt, in dem Wasser zum Betreiben einer Dampfturbine auf einer oder mehreren Druckstufen vorgewärmt, verdampft und überhitzt wird.
  2. 2
    The method for generating gases as claimed in claim 1, characterized in that the Combustion in the combustion chamber by a corresponding air and / or oxygen excess and / or flue gas recirculation, at a temperature above the gas turbine inlet temperature and is carried out below the ash melting point of the coal, so that the ash can be pulled off in dust form via an ash outlet connection. 2. Verfahren zur Erzeugung von Gasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in der Brennkammer durch entsprechenden Luft- und/oder Sauerstoffüberschuß und/oder Abgasrezirkulation bei einer Temperatur oberhalb der Gasturbineneintrittstemperatur und unterhalb des Ascheschmelzpunktes der Kohle durchgeführt wird, so daß die Asche staubförmig über einen Ascheaustrittsstutzen abgezogen werden kann. 2. Verfahren zur Erzeugung von Gasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in der Brennkammer durch entsprechenden Luft- und/oder Sauerstoffüberschuß und/oder Abgasrezirkulation bei einer Temperatur oberhalb der Gasturbineneintrittstemperatur und unterhalb des Ascheschmelzpunktes der Kohle durchgeführt wird, so daß die Asche staubförmig über einen Ascheaustrittsstutzen abgezogen werden kann.
  3. 3
    The method for generating gases as claimed in claim 1, characterized in that the Combustion in the combustion chamber takes place at a temperature that the ash of the coal molten withdrawn via an ash outlet pipe and the combustion gas at Exit from the combustion chamber by admixing of recirculated exhaust gas or a gas, similar to it is used for combustion, to a temperature below the Ash melting point of the coal but above the permissible gas turbine inlet temperature is cooled. 3. Verfahren zur Erzeugung von Gasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in der Brennkammer bei einer Temperatur stattfindet, daß die Asche der Kohle schmelzflüssig über einen Ascheaustrittsstutzen abgezogen und das Verbrennunggas am Austritt aus der Brennkammer durch Zumischung von rezirkuliertem Abgas oder einem Gas, ähnlich wie es zur Verbrennung verwendet wird, auf eine Temperatur unterhalb des Ascheschmelzpunktes der Kohle aber oberhalb der zulässigen Gasturbineneintrittstemperatur abgekühlt wird. 3. Verfahren zur Erzeugung von Gasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in der Brennkammer bei einer Temperatur stattfindet, daß die Asche der Kohle schmelzflüssig über einen Ascheaustrittsstutzen abgezogen und das Verbrennunggas am Austritt aus der Brennkammer durch Zumischung von rezirkuliertem Abgas oder einem Gas, ähnlich wie es zur Verbrennung verwendet wird, auf eine Temperatur unterhalb des Ascheschmelzpunktes der Kohle aber oberhalb der zulässigen Gasturbineneintrittstemperatur abgekühlt wird.
  4. 4
    The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Raw gas addition of SO2 and / or NOx is cleaned. 4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas zusätzlich von SO2 und/oder NOx gereinigt wird. 4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas zusätzlich von SO2 und/oder NOx gereinigt wird.
  5. 5
    The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the permissible inlet temperature of the gas turbine is <1200 ° C. 5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zulässige Eintrittstemperatur der Gasturbine < 1200°C beträgt. 5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zulässige Eintrittstemperatur der Gasturbine > 1200°C beträgt.
  6. 6
    A device for carrying out the method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it consists of a combustion part (33), Which through a Combustion chamber pressure vessel (1) With a combustion chamber (27) Is formed, which Rohgasaustritt (12) By means of a first connection line (2) With the raw gas (16) a heat exchanger pressure tank (3) Of a heat exchanger part (34) connected is, whose Rohgasaustritt (17) By means of a second connection line (4) Into which a connecting piece (30) Opens, with the raw gas (18) A gas cleaning pressure vessel (5) one Gas purification part (35) Is connected, the clean gas outlet (19) By a third Connecting line (6) With the pure gas inlet (23) Of the heat exchanger pressure tank (3) Is connected, wherein the inner sides of the walls of all pressure tanks (1. 3. 5) And all Connecting lines (2. 4. 6) With heat insulation (7) Are provided under the in the combustion chamber pressure vessel (1) In the first connecting line (2) And in the Heat exchanger pressure vessel (3) Of the heat exchange part (34) A liner (21) is arranged, between which and the heat insulation (7) Consecutively connected a first, second and third channel (8th. 9. 10are disposed), the pure gas inlet (23) of the heat exchanger pressure tank (3) In the third channel (10) Opens, the over the second channel (9) And the first channel (8th) And the clean gas outlet (13) of Combustion chamber pressure vessel (1) With a gas turbine (36) And then with a heat recovery steam generator (37) Is connected, one in the water for operating is steam turbine is preheated to at least one pressure stage, evaporated and superheated and wherein the gas turbine (36) A compressor (32) Drives for the oxidant. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Verbrennungsteil (33) besteht, die durch einen Brennkammerdruckbehälter (1) mit einem Verbrennungsraum (27) gebildet ist, dessen Rohgasaustritt (12) mittels einer ersten Verbindungsleitung (2) mit dem Rohgaseintritt (16) eines Wärmetauscher-Druckbehälters (3) eines Wärmetauscherteiles (34) verbunden ist, dessen Rohgasaustritt (17) mittels einer zweiten Verbindungsleitung (4), in die ein Stutzen (30) einmündet, mit dem Rohgaseintritt (18) eines Gasreinigungs-Druckbehälters (5) eines Gasreinigungsteils (35) verbunden ist, dessen Reingasaustritt (19) mittels einer dritten Verbindungsleitung (6) mit dem Reingaseintritt (23) des Wärmetauscher-Druckbehälters (3) verbunden ist, wobei die Innenseiten der Wände aller Druckbehälter (1, 3, 5) und aller Verbindungsleitungen (2, 4, 6) mit einer Wärmeisolierung (7) versehen sind, unter der in dem Brennkammerdruckbehälter (1), in der ersten Verbindungsleitung (2) und in dem Wärmetauscher-Druckbehälter (3) des Wärmetauscherteiles (34) eine Auskleidung (21) angeordnet ist, zwischen der und der Wärmeisolierung (7) hintereinander verbunden ein erster, zweiter und dritter Kanal (8, 9, 10) angeordnet sind, wobei der Reingaseintritt (23) des Wärmetauscher-Druckbehälters (3) in den dritten Kanal (10) mündet, der über den zweiten Kanal (9) und den ersten Kanal (8) und den Reingasaustritt (13) des Brennkammerdruckbehälters (1) mit einer Gasturbine (36) und anschließend mit einem Abhitzedampferzeuger (37) verbunden ist, in dem Wasser zum Betreiben einer Dampfturbine auf mindestens eine Druckstufe vorgewärmt, verdampft und überhitzt wird und wobei die Gasturbine (36) einen Verdichter (32) für das Oxidationsmittel antreibt. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Verbrennungsteil ( 33 ) besteht, die durch einen Brennkammerdruckbehälter ( 1 ) mit einem Verbrennungsraum ( 27 ) gebildet ist, dessen Rohgasaustritt ( 12 ) mittels einer ersten Verbindungsleitung ( 2 ) mit dem Rohgaseintritt ( 16 ) eines Wärmetauscher-Druckbehälters ( 3 ) eines Wärmetauscherteiles ( 34 ) verbunden ist, dessen Rohgasaustritt ( 17 ) mittels einer zweiten Verbindungsleitung ( 4 ), in die ein Stutzen ( 30 ) einmündet, mit dem Rohgaseintritt ( 18 ) eines Gasreinigungs-Druckbehälters ( 5 ) eines Gasreinigungsteils ( 35 ) verbunden ist, dessen Reingasaustritt ( 19 ) mittels einer dritten Verbindungsleitung ( 6 ) mit dem Reingaseintritt ( 23 ) des Wärmetauscher-Druckbehälters ( 3 ) verbunden ist, wobei die Innenseiten der Wände aller Druckbehälter ( 1 , 3 , 5 ) und aller Verbindungsleitungen ( 2 , 4 , 6 ) mit einer Wärmeisolierung ( 7 ) versehen sind, unter der in dem Brennkammerdruckbehälter ( 1 ), in der ersten Verbindungsleitung ( 2 ) und in dem Wärmetauscher-Druckbehälter ( 3 ) des Wärmetauscherteiles ( 34 ) eine Auskleidung ( 21 ) angeordnet ist, zwischen der und der Wärmeisolierung ( 7 ) hintereinander verbunden ein erster, zweiter und dritter Kanal ( 8 , 9 , 10 ) angeordnet sind, wobei der Reingaseintritt ( 23 ) des Wärmetauscher-Druckbehälters ( 3 ) in den dritten Kanal ( 10 ) mündet, der über den zweiten Kanal ( 9 ) und den ersten Kanal ( 8 ) und den Reingasaustritt ( 13 ) des Brennkammerdruckbehälters ( 1 ) mit einer Gasturbine ( 36 ) und anschließend mit einem Abhitzedampferzeuger ( 37 ) verbunden ist, in dem Wasser zum Betreiben einer Dampfturbine auf mindestens eine Druckstufe vorgewärmt, verdampft und überhitzt wird und wobei die Gasturbine ( 36 ) einen Verdichter ( 32 ) für das Oxidationsmittel antreibt.
  7. 7
    Apparatus according to claim 6, characterized in that in the heat exchanger Pressure vessel (3) Of the heat exchange part (34) A Heizflächenraum (22) is trained, in which a third channel (10) With the pure gas inlet (23) Of the heat exchanger Pressure vessel (3) Connecting the heat exchanger (15) Is arranged. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmetauscher- Druckbehälter (3) des Wärmetauscherteiles (34) ein Heizflächenraum (22) ausgebildet ist, in dem ein den dritten Kanal (10) mit dem Reingaseintritt (23) des Wärmetauscher- Druckbehälters (3) verbindender Wärmetauscher (15) angeordnet ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmetauscher- Druckbehälter ( 3 ) des Wärmetauscherteiles ( 34 ) ein Heizflächenraum ( 22 ) ausgebildet ist, in dem ein den dritten Kanal ( 10 ) mit dem Reingaseintritt ( 23 ) des Wärmetauscher- Druckbehälters ( 3 ) verbindender Wärmetauscher ( 15 ) angeordnet ist.
  8. 8
    Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that in the Rohgasaustritt (12) A port (26) Opens. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohgasaustritt (12) ein Stutzen (26) einmündet. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohgasaustritt ( 12 ) ein Stutzen ( 26 ) einmündet.
  9. 9
    Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the Gas cleaning pressure vessel (5) With a filter (24) Is provided, of a fabric filter is trained. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasreinigungs-Druckbehälter (5) mit einem Filter (24) versehen ist, der als Gewebefilter ausgebildet ist. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasreinigungs-Druckbehälter ( 5 ) mit einem Filter ( 24 ) versehen ist, der als Gewebefilter ausgebildet ist.
  10. 10
    Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the Gas cleaning pressure vessel (5) With a filter (24) Is provided, of a ceramic filter is trained. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasreinigungs-Druckbehälter (5) mit einem Filter (24) versehen ist, der als Keramikfilter ausgebildet ist. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasreinigungs-Druckbehälter ( 5 ) mit einem Filter ( 24 ) versehen ist, der als Keramikfilter ausgebildet ist.
  11. 11
    Device according to one of claims 6 to 10, characterized in that the cascade-connected channels (8th), (9) And (10) Each of a plurality of parallel are formed arranged small channels. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander verbundenen Kanäle (8), (9) und (10) jeweils aus mehreren, parallel angeordneten kleinen Kanälen gebildet sind. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander verbundenen Kanäle ( 8 ), ( 9 ) und ( 10 ) jeweils aus mehreren, parallel angeordneten kleinen Kanälen gebildet sind.
  12. 12
    Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the liner (21) Fireproof, largely impermeable to gas and thermally conductive formed is. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (21) feuerfest, weitgehend gasundurchlässig und wärmeleitend ausgebildet ist. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung ( 21 ) feuerfest, weitgehend gasundurchlässig und wärmeleitend ausgebildet ist.
  13. 13
    Device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the second Connecting line (4) For gas cleaning pressure vessel (5) Or the gas cleaning Pressure vessel (5) With a neck (28) For the additive supply and a shut-off (29) is provided. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindungsleitung (4) zum Gasreinigungs-Druckbehälter (5) oder der Gasreinigungs- Druckbehälter (5) mit einem Stutzen (28) zur Additivzufuhr und einem Absperrorgan (29) versehen ist. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindungsleitung ( 4 ) zum Gasreinigungs-Druckbehälter ( 5 ) oder der Gasreinigungs- Druckbehälter ( 5 ) mit einem Stutzen ( 28 ) zur Additivzufuhr und einem Absperrorgan ( 29 ) versehen ist.
  14. 14
    Device according to one of claims 6 to 13, characterized in that the Combustion space (27) Is cyclonic. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum (27) zyklonartig ausgebildet ist. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum ( 27 ) zyklonartig ausgebildet ist.