DE19940763A1 - Im kombinierten Zyklus arbeitender Energieerzeuger mit integrierter Kohlevergasung - Google Patents

Abstract

Bei einem im kombinierten Zyklus arbeitenden Energieerzeuger mit integrierter Kohlevergasung wird eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades der Anlage dadurch erhalten, daß ein Kühldampfspeisesystem benutzt wird, das die Hochtemperaturabschnitte (41) der Gasturbine (34) kühlt. Ein Kühldampfverwertungssystem (23) verwertet den Dampf nach dem Kühlen der Gasturbinenhochtemperaturabschnitte (41) und ermöglicht somit eine Wiederverwendung der Energie und von Materialien innerhalb des Systems. Aufgrund der Kühlung im Hochtemperaturabschnitt (41) kann ohne Beschädigung dieser Teile die Arbeitstemperatur erhöht werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen im kombinierten Zyklus arbeitenden Energieerzeuger mit integrierter Kohlevergasung, im folgenden IGCC genannt.

Bei neueren mit Dampf betriebenen Energieerzeugungssystemen besteht der Wunsch, die benötigte Menge an fossilem Brennstoff zu reduzieren und den thermischen Wir­ kungsgrad zu verbessern.

Kohle, der für dampfbetriebene Energieerzeugungssysteme benutzte fossile Brennstoff, ist verglichen zu Petroleum oder Naturgas in größeren Mengen verfügbar. Deshalb ist Kohle billiger als Petroleum oder Naturgas. Obwohl eine stabile Versorgung über einen längeren Zeitraum möglich ist, hat jedoch Kohle beim Verbrennen einen Ausstoß von umweltverschmutzenden Stoffen, wie CO₂ und SO_x, zur Folge. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Petroleum oder verhältnismäßig reinem Brennstoff aus Naturgas immer noch überwiegend.

Wie jedoch die Petroleumkrise der 70er Jahre zeigte, besteht eine Gefahr bei überwie­ gender Abhängigkeit von Petroleum als Energiequelle.

Darüber hinaus werden unter Zitierung der Quelle "Comprehensive Energy Statistics of the Energy Agency, 1991" die Jahre bis zur Erschöpfung von Petroleum und Naturgas auf 50 Jahre geschätzt. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist ein langzeitiger sta­ biler Preis und eine Versorgung mit reinem Brennstoff, wie diesen Brennstoffen, kaum möglich.

Demzufolge ist die Verwertung von Kohlebrennstoffgas bei einem thermisch elektri­ schen Energiesystem wieder in Betracht gezogen worden, unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die mögliche Erschöpfung auf der Grundlage der geschätzten Kohlevor­ kommen mehr als etwa 300 Jahre beträgt.

Der IGCC, der einen durch Kohlevergasung gewonnenen Synthesegasbrennstoff be­ nutzt, reduziert die Umweltverschmutzung dadurch, daß weniger an CO₂, SO_x, NO_x er­ zeugt werden. Anhand von Fig. 16 wird ein bekanntes System des IGCC erläutert.

Wie in Fig. 16 dargestellt ist, umfaßt ein IGCC ein Kohlevergasungssystem 1, ein Ga­ sturbinensystem 2, einen Abwärmeverwertungsboiler 3 und ein Dampfturbinensystem 4. Der Abwärmeverwertungsboiler kann durch einen Abwärmeverwertungsdampfgene­ rator ersetzt werden. Das Kohlevergasungssystem 1 ist mit einem Kohlezufuhrabschnitt 5, einer Sauerstofferzeugungsapparatur 6 und einem Kohlevergaser 7 versehen. Das heißt, pulverisierte Kohle aus dem Kohlezufuhrabschnitt 5 und Sauerstoffgas aus der Sauerstofferzeugungsapparatur 6 werden zum Kohlevergaser 7 geliefert und es wird ein Teil der pulverisierten Kohle im Kohlevergaser 7 verbrannt. Der verbleibende pulveri­ sierte Teil an Kohle reagiert gemäß der folgenden Formel, wobei die Temperatur ober­ halb des Schmelzpunktes der Kohleasche im Bereich von etwa 1500°C bis etwa 1800°C gehalten wird. Ein brennbares Kohlegas, das als Hauptbestandteil Kohlenmonoxid (CO) besitzt, wird als Ergebnis der folgenden Reaktion gewonnen:

CO₂ + C = 2CO.

Die Sauerstofferzeugungsapparatur 6 enthält einen durch einen Motor 8 betriebenen Luftkompressor 9. Nachdem der Luftkompressor 9 die angesaugte Luft unter Erzeugung von Druckluft komprimiert hat, wird die Druckluft in Sauerstoffgas und Stickstoffgas getrennt. Nach der Trennung der Druckluft wird das Sauerstoffgas dem Kohlevergaser 7 zugeführt. Das Sauerstoffgas, sogenanntes Sauerstoffblasgas, und das im Kohlevergaser wie oben gewonnene brennbare Kohlegas werden aufbereitet. Nach der Trennung wird das Stickstoffgas dem Gasturbinensystem 2 zugeführt.

Das Kohlevergasungssystem 1 weist einen Kühler 10 und einen Gasreiniger 11 auf. Das im Kohlevergaser 7 gewonnene brennbare Kohlegas wird im Kühler 10 auf etwa 400°C herabgekühlt. Nach der Entfernung von Verunreinigungen wie Schwefel und Staub durch den Gasreiniger 11 wird das brennbare Kohlegas dem Gasturbinensystem 2 als reiner Kohlevergasungssynthesegasbrennstoff zugeführt. Der Kühler 10 kühlt das brennbare Kohlegas unter Verwendung von Kühlwasser aus dem Dampfturbinensystem 4. Da das Kühlwasser wieder im Dampfturbinensystem 4 verwertet wird, kann die Wärme effektiv ausgenutzt werden.

Das Gasturbinensystem 2 enthält einen Luftkompressor 12, eine Gasturbinenbrennerein­ richtung, im folgenden Gasturbinenbrennkammer 13 genannt, eine Gasturbine 14 und einen Generator 15. Der Luftkompressor 12 führt der Gasturbinenbrennkammer 13 Druckluft zu, die mit Stickstoff aus der Sauerstofferzeugungsapparatur 6 und reinem Kohlevergasungsgas aus dem Gasreiniger 11 kombiniert ist. Während die Gasturbinen­ brennkammer 13 den Kohlevergasungssynthesegasbrennstoff mit Stickstoffgas ver­ dünnt, wird unter Verwendung des brennbaren Gases in der Gasturbine 14 eine Expan­ sionsarbeit durchgeführt.

Ein Generator 15 wird durch das durch die Expansionsarbeit erzeugte Antriebsmoment angetrieben. Das brennbare Gas, das die Expansionsarbeit in der Gasturbine 14 ausge­ führt hat, wird als Abgas dem Abgaswärmeverwertungsboiler 3 zugeführt. Der Abgas­ wärmeverwertungsboiler 3 enthält einen Wärmetauscher 16, der einen Überhitzer, einen Verdampfer und einen Abgasvorwärmer bildet. Der Abgaswärmeverwertungsboiler 3 benutzt das von der Gasturbine 14 im Gasturbinensystem 2 gelieferte Abgas als Wär­ mequelle. Das heißt, im Abgaswärmeverwertungsboiler 3 führt Konden­ sat/Speisewasser, das vom Dampfturbinensystem 4 geliefert wird, im Wärmetauscher 16 einen Wärmetausch durch und als Ergebnis wird der im Wärmetauscher 16 erzeugte Dampf dem Dampfturbinensystem 4 zugeführt.

Das Dampfturbinensystem 4 enthält eine Dampfturbine 17, einen Generator 18, einen Kondensor 19 und eine Speisewasserpumpe 20. Der Turbinenarbeitsdampf wird aus dem Dampf erzeugt, der im Abgaswärmeverwertungsboiler 3 gebildet worden ist und dem Dampf aus dem Kühler 10 im Kohlevergasungssystem 1. Der Turbinenarbeits­ dampf wird der Dampfturbine 17 zugeführt und treibt den Generator 18 mittels dem durch die Expansionsarbeit erzeugten Antriebsmoment.

Nach Durchführung der Expansionsarbeit wird der Turbinenarbeitsdampf (ein Abgas) im Kondensor 19 kondensiert, um als Kondensat/Speisewasser benutzt zu werden. Ein Teil des Kondensat/Speisewassers wird über die Speisewasserpumpe 20 dem Kühler 10 zugeführt. Der Rest des Kondensats/Speisewassers fließt zum Abgaswärmeverwer­ tungsboiler 3 zurück. Damit benutzt der IGCC, der aus dem Kohlevergasungssystem 1, dem Gasturbinensystem 2, dem Abgaswärmeverwertungsboiler 3 und dem Dampfturbi­ nensystem 4 besteht, den reinen und aufbereiteten Kohlevergasungssynthesegasbrenn­ stoff aus dem Kohlevergasungssystem als Gasturbinenarbeitsgas. Hierdurch verbessert der IGCC den thermischen Wirkungsgrad des Systems und erzielt niedrige NO_x- Emissionen, indem der "Brayton Cycle" des Gasturbinensystems 2 und der "Rankine Cycle" des Dampfturbinensystems 4 kombiniert werden.

Obwohl der in Fig. 16 dargestellte, bekannte IGCC Kohlevergasungssynthesegasbrenn­ stoff, einen reinen Brennstoff verwendet und eine NO_x-Konzentration innerhalb vorge­ schriebener Grenzen produziert, bestehen einige Probleme.

Eines der Probleme bezieht sich auf die Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Systems.

Wenn im IGCC die Gasturbine 14 eine Arbeitsgastemperatur in der Größenordnung von 1300°C aufweist, wird der thermische Wirkungsgrad des Systems um mehr als 40% erhöht. Dies geht aus der Veröffentlichung "Outline of New Energy Conversion Tech­ nologies: The Heat Transfer Society of Japan, 1996" hervor. Eine Erhöhung des thermi­ schen Wirkungsgrades des Systems um mehr als 40% ist abhängig von der im Hochtemperaturabschnitt der Gasturbinenbrennkammer 13 und im Hochtemperaturab­ schnitt der Gasturbine 14, wie dem Mantel der Brennkammer, der Gasturbinendüsen­ schaufel, der Gasturbinenläuferschaufel und des Gasturbinenläufers, angewandten Kühltechnik.

Wie allgemein bekannt ist, verbessert sich der thermische Wirkungsgrad des Systems bei dieser Art von Systemen umso mehr, je mehr die Arbeitsgastemperatur der Gastur­ bine ansteigt. Der im Hochtemperaturabschnitt des Gasturbinensystems verwendete hitzebeständige Stahl (Superlegierung) läßt aufgrund seiner Charakteristik allerdings nur eine Temperatur von maximal 900°C zu. Aus diesem Grund sollten die Gasturbi­ nendüsenschaufel und die Gasturbinenläuferschaufel, wie unten beschrieben, gekühlt werden, um im Hochtemperaturabschnitt die betreffende Teile innerhalb der zulässigen Temperatur zu halten, wenn die Arbeitsgastemperatur der Gasturbine über die oben ge­ nannte Temperatur erhöht werden soll.

Zum Beispiel wird ein Teil der im Luftkompressor 12 erzeugten Druckluft im Gasturbi­ nensystem 2 abgezweigt und die Gasturbinendüsenschaufel und die Gasturbinenläufer­ schaufel durch Beaufschlagung mit der abgezweigten Druckluft gekühlt, im Sinne eines Kühlverfahrens durch Zwangskonvektion, einer Filmkühlung oder einer Aufprallküh­ lung.

Wird jedoch der Hochtemperaturabschnitt des Gasturbinensystems 2 durch Kombinie­ ren der genannten Verfahren gekühlt, erreicht man bereits die Grenze des thermischen Wirkungsgrades. Das heißt, wenn sich das Arbeitsgas der Gasturbine der zulässigen Temperaturgrenze nähert, muß die Menge an Druckluft zum Kühlen des Hochtempera­ turabschnitts des Gasturbinensystems 2 in Übereinstimmung mit dem Anstieg der Brenntemperatur der Gasturbine zunehmen. Der dem Hochtemperaturabschnitt der Ga­ sturbine zugeführte Druckluftanteil trägt jedoch nicht zur Expansionsarbeit der Gastur­ bine 14 bei. Deshalb fällt der thermische Wirkungsgrads des Systems ab.

Obwohl der im Kohlevergasungssystem 1 aufbereitete Kohlevergasungssynthesegas­ brennstoff eine verhältnismäßig saubere Energiequelle darstellt, enthält er dennoch eini­ ge Verunreinigungen wie Staub.

Selbst wenn unter den Zwangskonvektionskühlverfahren das Filmkühlverfahren und das Aufprallkühlverfahren in geeigneter Weise kombiniert werden, kann die durch Berech­ nungen vorhergesagte Kühlleistung nicht erzielt werden, da die Verunreinigungen an der Gasturbinendüsenschaufel und an der Gasturbinenläuferschaufel anhaften.

Wegen der mit der Kühltechnik, bei der dem Hochtemperaturabschnitt der Gasturbine Druckluft zugeführt wird, verbundenen Probleme wird eine neue alternative Kühltech­ nik benötigt, die die Druckluft ersetzt, um den thermischen Wirkungsgrads des Systems zu verbessern.

Aufgabe dieser Erfindung ist, bei einem Energieerzeuger der beschriebenen Art die vor­ stehend genannten Nachteile zu beseitigen.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.

Demgemäß betrifft eine Ausführungsform der Erfindung einen IGCC, d. h. einen im kombinierten Zyklus arbeitenden Energieerzeuger mit integrierter Kohlevergasung, der ein Kohlevergasungssystem enthält, in dem aus Kohle ein brennbares Gas erzeugt wird. Das im Kohlevergasungssystem erzeugte brennbare Gas wird einem Gasturbinensystem zugeführt. Eine im Gasturbinensystem enthaltene Gasturbine führt unter Verwendung des brennbaren Gases Expansionsarbeit aus und führt das Abgas einem Abgaswärme­ verwertungssystem zu. Das Abgaswärmeverwertungssystem verwendet das von der Gasturbine gelieferte Abgas als Wärmequelle und speist den in einem Wärmetauscher erzeugten Dampf in ein Dampfturbinensystem ein. Das Dampfturbinensystem führt mit dem in dem Abgaswärmeverwertungssystem erzeugten Dampf eine Expansionsarbeit durch. Das Dampfturbinensystem enthält einen Kondensor, um den Dampf aus der Dampfturbine zu Wasser zu kondensieren. Das kondensierte Wasser wird einem Wär­ metauscher im Kohlevergasungssystem zugeführt, wo es zu Dampf erhitzt wird. Der Dampf wird dann wenigstens einem Abschnitt des Gasturbinensystems zugeführt, der sich auf einer höheren Temperatur als die Temperatur des Dampfes befindet, um den betreffenden Abschnitt zu kühlen. Der Dampf mit höherer Temperatur wird aus dem Hochtemperaturabschnitt des Gasturbinensystems zurückgewonnen und kann dem Ab­ gaswärmeverwertungssystem oder der Dampfturbine zugeführt werden. Bei einer weite­ ren Ausführungsform der Erfindung ist ein ähnlicher im kombinierten Zyklus arbeiten­ der Energieerzeuger mit integrierter Kohlevergasung vorgesehen. Der Dampf aus dem Kohlevergasungssystem wird hier jedoch einer Antriebsturbine zugeführt, die einen Luftkompressor betreiben kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein im kombinierten Zyklus ar­ beitender Energieerzeuger mit integrierter Kohlevergasung vorgesehen, bei dem das Abgaswärmeverwertungssystem einen Wärmetausch durchführt, unter Verwendung des von der Gasturbine gelieferten Abgases als Wärmequelle und von Wasser, um das Ab­ gas zu kühlen. Der erzeugte Dampf wird wenigstens einem Abschnitt des Gasturbinen­ systems zugeführt, der eine höhere Temperatur als der Dampf aufweist. Der aus dem Hochtemperaturabschnitts des Gasturbinensystems gelieferte Dampf höherer Tempera­ tur wird zurückgewonnen und kann einem Kohlevergaser im Kohlevergasungssystem zugeführt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform eines im kombinierten Zyklus arbeitenden Ener­ gieerzeugers mit integrierter Kohlevergasung, bei dem im Kohlevergasungssystem Stickstoffgas erzeugt wird, wird dieses wenigstens einem Hochtemperaturabschnitt des Gasturbinensystems zugeführt, um ein Stickstoffgas höherer Temperatur zu erzeugen. Das Stickstoffgas höherer Temperatur wird zurückgewonnen und einer Gasturbinen­ brennkammer des Gasturbinensystems zugeführt.

Es werden auch Verfahren zum Verbessern des thermischen Wirkungsgrades der IGCC angegeben, bei denen der beschriebenen IGCC eingesetzt wird.

Ein vollständigeres Verständnis der Ausführungsformen dieser Erfindung und der er­ zielten Vorteile wird erhalten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Ver­ bindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

Die Fig. 1 bis 15 stellen jeweils ein Systemdiagramm dar, das schematisch einen im kombinierten Zyklus arbeitenden Energieerzeuger mit integrierter Kohlevergasung zeigt, und zwar von einer ersten Ausführungsform in Fig. 1 bis zu einer fünfzehnten Ausführungsform in Fig. 15.

Fig. 16 stellt ein Systemdiagramm dar, das einen konventionellen im kombinierten Zy­ klus arbeitenden Energieerzeuger mit integrierter Kohlevergasung zeigt.

Die Ausführungsformen der Erfindung machen einen IGCC verfügbar, der innerhalb des Systems einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad erzielt und eine Wiederver­ wendung von Energie und Stoffen ermöglicht. Die Ausführungsformen ermöglichen in dem Kohlevergasungssystem des IGCC einen Wärmetausch um Dampf zu erzeugen, der dann auf verschiedene Weise benutzt wird, um den Wirkungsgrad des IGCC zu verbes­ sern.

Zum Beispiel kann der Dampf benutzt werden, um einen Abschnitt des Gasturbinensy­ stems zu kühlen, der eine höhere Temperatur als der Dampf aufweist. Derartige Ab­ schnitte werden in dieser Anmeldung als Hochtemperaturabschnitte bezeichnet. In sol­ chen Fällen kann ein Dampf höherer Temperatur aus dem Hochtemperaturabschnitt zu­ rückgewonnen und irgendwo im IGCC, z. B. im Dampfturbinensystem, dem Abgaswär­ meverwertungssystem oder in einem System benutzt werden, das dem Kohleverga­ sungssystem Kohle zuführt.

Alternativ oder zusätzlich kann der Dampf zum Antreiben einer Turbine, z. B. einer An­ triebsturbine benutzt werden, die Energie für andere Anwendungsbereiche liefert.

Alternativ oder zusätzlich kann der Dampf zum Abgaswärmeverwertungssystem gelie­ fert werden, wo er benutzt werden kann, um Abgase höherer Temperatur zu kühlen.

Der Fachmann erkennt, daß unter Verwendung der obengenannten Ausführungsformen IGCC mannigfach modifizierbar sind. Wie nur einige Beispiele zeigen, können derartige Modifikationen umfassen (1) die Verwendung von Luft zur Kühlung des Hochtempe­ raturabschnitts zusätzlich zu dem Dampf, (2) die Verwendung von Detektoren, um den Wärme- bzw. Heizwert des brennbaren Gases zu überwachen und den Durchfluß des Gases oder anderer Systeme innerhalb des IGCC zu steuern, (3) die Verwendung von Mehrfachwärmeaustauschern bei dem Abgaswärmeverwertungssystem (Wärmerückge­ winnungssystem), und (4) die Verwendung von Stickstoffgas innerhalb des IGCC, um einen Hochtemperaturabschnitt zu kühlen. Viele weitere Modifikationen sind möglich, einige werden in den Ausführungsbeispielen der Figuren erläutert.

Fig. 1 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer ersten Aus­ führungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform wird gebildet aus einem Kohlevergasungssystem 21, einem Gasturbinensystem 22, einem Abgaswärmeverwertungsboiler 23 und einem Dampfturbinensystem 24. Obwohl der Abgaswärmeverwertungsboiler 23 durch einen Wärmerückgewinnungsdampfgenerator ersetzt werden kann, dient bei den folgenden Ausführungsbeispielen der Abgaswärmeverwertungsboiler als Wärmerückgewinnungs­ einrichtung.

Das Kohlevergasungssystem 21 verbindet einen Kohlezuführabschnitt 25, eine Sauer­ stofferzeugungsapparatur 26 und einen Kohlevergaser 27. Das heißt, in dem Kohlever­ gasungssystem 21 werden aus dem Kohlezuführabschnitt 25 pulverisierte Kohle und aus der Sauerstofferzeugungsapparatur 26 Sauerstoffgas an den Kohlevergaser 27 geliefert. Ein Teil der pulverisierten Kohle wird im Kohlevergaser 7 verbrannt. Der Rest an pul­ verisierter Kohle reagiert gemäß der folgenden Formel, wobei die Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Kohleasche im Bereich von etwa 1500°C bis etwa 1800°C ge­ halten wird. Das brennbare Kohlegas, das als Hauptbestandteil Kohlenmonoxid (CO) enthält, wird gemäß der folgenden Reaktion aufbereitet

CO₂ + C = 2CO.

Die Sauerstofferzeugungsapparatur 26 ist mit einem durch einen Motor 28 angetriebe­ nen Luftkompressor 29 ausgestattet. Das heißt, der Luftkompressor 29 komprimiert die angesaugte Luft und erzeugt Luft hohen Drucks, im folgenden Hochdruckluft genannt. Die Hochdruckluft wird in Sauerstoffgas und Stickstoffgas getrennt. Nach der Trennung wird das Sauerstoffgas dem Kohlevergaser 27 zugeführt. Während die Sauerstoffer­ zeugsapparatur 26 das Sauerstoffgas in ein sogenanntes Sauerstoffblasgas umwandelt und das oben genannte brennbare Kohlegas aufbereitet bzw. raffiniert wird, wird das Stickstoffgas nach der Abtrennung dem Gasturbinensystem 22 und dem Kohlezuführab­ schnitt 25 zugeleitet. Im Kohlezuführabschnitt 25 wird unter Verwendung von Stick­ stoffgas pulverisierte Kohle in den Kohlevergaser 27 gefördert.

Das Kohlevergasungssystem 21 besitzt einen Kühler 30 und einen Gasreiniger 31.

Nachdem das brennbare Kohlegas im Kohlevergaser 27 aufbereitet worden ist, wird es im Kühler 30 auf etwa 400°C herabgekühlt. Nachdem die Verunreinigungen des brenn­ baren Gases im Gasreiniger 31 entfernt und zurückgewonnen worden sind, wird das brennbare Kohlegas als sauberer Kohlevergasungssynthesegasbrennstoff dem Gasturbi­ nensystem 22 zugeführt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform weist das Gasturbinensystem 22 einen Luft­ kompressor 32, eine Gasturbinenbrennkammer 33, eine Gasturbine 34 und einen Gene­ rator 35 auf. Der Luftkompressor 32 komprimiert die angesaugte Luft und erzeugt Hochdruckluft. Die Hochdruckluft wird der Gasturbinentrennkammer 33 mit dem Koh­ levergasungssynthesegasbrennstoff aus dem Gasreiniger 31 im Kohlevergasungssystem 21 und dem Stickstoffgas aus der Sauerstofferzeugungsapparatur 26 zugeführt. Die Ga­ sturbinenbrennkammer 33 verdünnt den Kohlevergasungssynthesegasbrennstoff durch Hinzufügen von Stickstoffgas und Erzeugung eines brennbaren Gases niedriger Kon­ zentration von NO_x.

Durch Verbrennen des brennbaren Gases in der Gasturbine 34 wird Expansionsarbeit durchgeführt.

Nach dem Antreiben eines Generators 35 mittels des durch die Expansionsarbeit er­ zeugten Antriebsmomentes wird das brennbare Gas, das die Expansionsarbeit beendet hat, zum Abgaswärmeverwertungsboiler 23 geleitet.

Der Abgaswärmeverwertungsboiler 23 besteht aus einem Wärmetauscher 36, wie einem Überhitzer, einem Verdampfer und einem Vorwärmer. Das heißt, im Abgaswärmever­ wertungsboiler 23 wird das aus der Gasturbine 34 im Gasturbinensystem 22 gelieferte Abgas als Wärmequelle benutzt. Im Abgaswärmeverwertungsboiler wird innerhalb des Wärmetauschers 36 ein Wärmeaustausch mit Kondensat/Speisewasser aus dem Dampfturbinensystem 24 bewirkt. Als Folge hiervon, wird Dampf erzeugt.

Das Dampfturbinensystem 24 besteht aus einer Dampfturbine 37, einem Generator 38, einem Kondensor 39 und einer Speisewasserpumpe 40. Der Dampf aus dem Abgas­ wärmeverwertungsboiler 23 wird der Dampfturbine 37 als Turbinenarbeitsdampf zuge­ führt. Im Dampfturbinensystem 24 wird Expansionsarbeit ausgeführt. Nach dem An­ treiben des Generators 38 unter Verwendung des durch die Expansionsarbeit erzeugten Antriebsmomentes wird der Turbinenarbeitsdampf (das Turbinenabgas) der die Expan­ sionsarbeit ausgeführt hat, kondensiert und wird zu dem Kondensat/Speisewasser. Das Kondensat/Speisewasser fließt über die Speisewasserpumpe 40 zum Abgaswärmever­ wertungsboiler 23 zurück. Ein Teil des Kondensat/Speisewassers wird dem Kühler 30 zugeführt, um das brennbare Kohlegas zu kühlen.

Der IGCC besitzt darüber hinaus ein Kühldampfspeisesystem 42 und ein Kühldampf­ verwertungssystem 43.

Das Kühldampfspeisesystem 42 hat am Kühler 30 im Kohlevergasungssystem 1 einen Auslaß und ist mit den Gasturbinenhochtemperaturabschnitten der Gasturbine 41, wie der Gasturbinendüsenschaufel, der Gasturbinenläuferschaufel und dem Gasturbinenläu­ fer, verbunden.

Das Kühldampfverwertungssystem 43 ist mit der Austrittsseite des Gasturbinen­ hochtemperaturabschnittes 41 und mit der Eintrittsseite der Dampfturbine 37 im Dampfturbinensystem 24 verbunden. Das heißt, der Hochtemperaturkohlevergasungs­ synthesegasbrennstoff aus dem Kohlevergaser 27 führt im Kühler 30 mit dem Konden­ sat/Speisewasser einen Wärmeaustausch durch. Danach wird der durch den Wärmeaus­ tausch erzeugte Dampf dem Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 der Gasturbine 34 als Kühldampf, d. h. als kühlender Dampf zugeführt. Anschließend wird der Kühldampf in der Dampfturbine 37 verwertet.

Wie beschrieben, ist bei dieser Ausführungsform ein Kühldampfspeisesystem 42 vorge­ sehen, das den Kühler 30 mit dem Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 der Gastur­ bine 34 verbindet sowie ein Kühldampfverwertungssystem 43, das den Kühldampf in der Dampfturbine 37 verwertet, nachdem dieser den Gasturbinenhochtemperaturab­ schnitt 41 gekühlt hat. Damit werden bei dieser Ausführungsform die folgenden Wir­ kungen erzielt.

Erstens wird die Instandhaltung der Hochtemperaturabschnitte der Gasturbine 41 unter­ stützt durch Kühlen von Teilen, wie der Gasturbinendüsenschaufel, der Gasturbinenläu­ ferschaufel und des Gasturbinenläufers. Bei dieser Ausführungsform kann somit die Notwendigkeit für Zusatzgeräte reduziert werden. Zweitens kann die Wärme effektiv ausgenutzt werden, indem der Kühldampf der Dampfturbine 37 zugeführt wird. Demzu­ folge besteht bei dieser Ausführungsform die Möglichkeit, die Energieausgaben für die Speisevorrichtung von pulverisierter Kohle zu reduzieren. Da bei dieser Ausführungs­ form durch die effektive Kühlung des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 die Wärmeenergie effektiv ausgenutzt wird, kann der thermische Wirkungsgrad des Sy­ stems durch die hohe Temperatur des Gasturbinenarbeitsgases verbessert werden. Au­ ßerdem kann der Dampf aus dem Kühler 30 einem Hochtemperaturabschnitt der Ga­ sturbinenbrennkammer 33 zur Kühlung zugeführt werden, anstatt ihn der Gasturbine 34 zuzuführen oder dieser nur ergänzend zuzuführen. Der Dampf aus dem Kühler 30 kann dem Hochtemperaturabschnitt sowohl der Gasturbinenbrennkammer 33 als auch der Gasturbine 34 zugeführt werden.

Ferner ist es möglich, den Dampf nach dem Kühlen des Hochtemperaturabschnittes im Kohlevergaser 27 als Vergasungsstoff zu verwerten, anstelle von Sauerstoffgas. Dies würde die Wärmeenergie reduzieren, die erforderlich ist, um den Kohlevergasungssyn­ thesegasbrennstoff aufzubereiten und als Folge hiervon würde der thermische Wir­ kungsgrad der Anlage verbessert werden.

Fig. 2 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer zweiten Aus­ führungsform dieser Erfindung darstellt. Die Elemente von Fig. 2, die denen von Fig. 1 entsprechen, sind mit dem gleichem Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Diese Ele­ mente werden nicht nochmals beschrieben. In ähnlicher Weise wird mit den übrigen nachfolgenden Figuren verfahren.

Der IGCC gemäß der zweiten Ausführungsform besitzt ein Kühldampfspeisesystem 42 und ein Kühldampfspeisesystem 43. Bei dieser Ausführungsform wird das Stickstoffgas nicht dem Kohleversorgungsabschnitt 25 zugeführt, da dieser Kohleschlamm liefert. Der Kohleschlamm wird durch eine Fördereinrichtung wie eine (nicht dargestellte) Pumpe zum Kohlevergaser 27 gefördert.

Das Kühldampfspeisesystem 42 ist mit der Austrittsseite des Kühlers 30 im Kohlever­ gasungssystem 21 verbunden. Es ist außerdem über den Brennkammerhochtemperatur­ abschnitt 44, wie eine Auskleidung bzw. einen Mantel der Brennkammer und Über­ gangsstücke in der Gasturbinenbrennkammer 33, mit dem Gasturbinenhochtemperatur­ abschnitt 41 in der Gasturbine 34 verbunden. Das Kühldampfverwertungssystem 43 ist an die Austrittsseite des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 angeschlossen und mit der Eintrittsseite der Dampfturbine 37 im Dampfturbinensystem 24 verbunden. Der Hochtemperaturkohlevergasungssynthesegasbrennstoff aus dem Kohlevergaser 27 und Kondensat sowie Speisewasser aus dem Dampfturbinensystem 24 führen im Kühler 30 einen Wärmetausch aus. Der durch den Wärmeaustausch erzeugte Dampf wird dem Brennkammerhochtemperaturabschnitt 44 und dem Gasturbinenhochtemperaturab­ schnitt 41 zugeführt. Nachdem der Kühldampf den Brennkammerhochtemperaturab­ schnitt 44 und den Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 gekühlt hat, wird der Kühldampf in der Dampfturbine 37 verwertet.

Im folgenden werden die Vorteile der Ausführungsform, die ein Kühldampfspeisesy­ stem 42 und ein Kühldampfverwertungssystem 43 aufweist, beschrieben.

Zunächst kann die Festigkeit der einzelnen Teile des Gasturbinenhochtemperaturab­ schnittes 41 und des Brennkammerhochtemperaturabschnittes 44 dadurch aufrecht er­ halten werden, daß diese Teile gekühlt werden. Zweitens kann die Wärme effektiv aus­ genutzt werden, dadurch daß der Kühldampf in der Dampfturbine 37 verwertet wird. Deshalb können gemäß dieser Ausführungsform aufgrund der wirksamen Kühlung des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 und des Brennkammerhochtemperaturab­ schnittes 44 ein Hochtemperaturgas als Turbinenarbeitsgas eingesetzt und ein verbes­ serter thermischer Wirkungsgrad erzielt werden.

Obgleich bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Dampf aus dem Kühler 30 dem Hochtemperaturabschnitt sowohl der Gasturbinenbrennkammer 33 als auch der Gasturbine 34 zugeführt wird, ist es möglich, den Dampf nur einem von den beiden Hochtemperaturabschnitten, nämlichen der Gasturbinenbrennkammer 33 oder der Ga­ sturbine 34 zur Kühlung zuzuführen.

Es ist außerdem möglich, den Dampf nach dem Kühlen des Hochtemperaturabschnittes im Kohlevergaser 27 als Vergasungsmaterial anstelle von Sauerstoffgas zu verwenden. Dies erlaubt eine Reduktion der notwendigen thermischen Energie zur Aufbereitung des Kohlevergasungssynthesegasbrennstoffes, wodurch der thermische Wirkungsgrad der Anlage verbessert wird.

Fig. 3 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform enthält ein Kühldampfspeisesystem 42 und ein Kühldampfverwertungssystem 43. Da bei diesem Ausführungsbeispiel als Brenn­ stoff ebenfalls ein Kohleschlamm benutzt wird, wird dem Kohlezuführabschnitt 25 kein Stickstoffgas als Fördergas zugeführt. Das heißt, der Kohleschlamm wird mittels einer Fördereinrichtung, wie einer Pumpe (nicht dargestellt) gefördert.

Das Dampfspeisesystem 42 ist an die Ausgangsseite eines Kühlers 30 im Kohleverga­ sungssystem 21 angeschlossen und über einen Brennkammerhochtemperaturabschnitt 44 mit einem Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 verbunden. Der Hochtemperatur­ abschnitt der Gasturbinenbrennkammer 33 kann die Auskleidung der Brennkammer und die Übergangsstücke umfassen.

Im Kühldampfverwertungssystem 43 ist mit der Austrittsseite des Gasturbinenhochtem­ peraturabschnittes 41 ein erster Wärmetauscher 36, wie ein Mitteldruckvorwärmer des Abgaswärmeverwertungsboilers 23 verbunden. Unter diesen Bedingungen treten der Hochtemperaturkohlevergasungssynthesegasbrennstoff aus dem Kohlevergaser 27 und Kondensat/Speisewasser aus dem Dampfturbinensystem 24 im Kühler 30 in Wärme­ tausch zueinander. Der durch den Wärmetausch erzeugte Dampf wird nacheinander dem Brennkammerhochtemperaturabschnitt 44 und dem Gasturbinenhochtemperaturab­ schnitt 41 zugeführt. Der Kühldampf wird dann durch den Zwischenwärmetauscher im ersten Wärmetauscher 36 verwertet.

Wie erwähnt, besitzt diese Ausführungsform ein Kühldampfspeisesystem 42, das dem Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 über den Brennkammerhochtemperaturab­ schnitt 44 Kühldampf aus dem Kühler 30 zuführt. Diese Ausführungsform sieht auch ein Kühldampfverwertungssystem 43 vor, derart, daß nach dem Kühlen des Gasturbi­ nenhochdrucktemperaturabschnittes 41 und des Brennkammerhochtemperaturabschnit­ tes 44 der Kühldampf mittels des Zwischenwärmetauschers des ersten Wärmetauschers 36 verwertet wird.

Im folgenden sind einige Wirkungen dieser Ausführungsform beschrieben.

Erstens kann durch die Kühlung die Festigkeit der Teile des Hochtemperaturabschnittes der Gasturbine 41 und der Brennkammer 44 aufrecht erhalten werden. Zweitens kann die Wärme effektiv dadurch ausgenutzt werden, daß der Kühldampf dem Zwischen­ wärmetauscher des erstens Wärmetauschers 36 zugeführt wird. Insbesondere wenn der Zwischenwärmetauscher im ersten Wärmetauscher 36 im Abgaswärmeverwertungsboi­ ler 23 den Kühldampf verwertet, nachdem dieser den Gasturbinenhochtemperaturab­ schnitt 41 gekühlt hat, dann kann der Kühldampf erhitzt werden, um eine geeignete Temperatur und einen geeigneten Druck zu erhalten, um ihn der Dampfturbine 37 er­ neut zuzuführen. Infolge der erhöhten Ausgangsleistung der Dampfturbine 37 wird der thermische Wirkungsgrad des Systems verbessert.

Außerdem ist es möglich, den Dampf nach dem Kühlvorgang im Hochtemperaturab­ schnitt im Kohlevergaser 27 als Vergasungsmittel, anstelle des Sauerstoffgases einzu­ setzen. Damit wird die zur Aufbereitung des Kohlevergasungssynthesegasbrennstoffes benötigte Wärmeenergie erniedrigt und demzufolge der thermische Wirkungsgrad der Anlage verbessert.

Fig. 4 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer vierten Aus­ führungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform enthält ein Kühldampfspeisesystem 42, ein Kühldampfverwertungssystem 43 und ein Fördersystem 46 für pulverisierte Kohle.

Das Kühldampfspeisesystem 42 verbindet den Zwischenwärmertauscher an der Aus­ trittsseite des Hochdruckvorwärmers des ersten Wärmetauschers 36 im Abgaswärme­ verwertungsboiler 23 mit dem Hochtemperaturabschnitt 41 der Gasturbine 34. Das Kühldampfverwertungssystem 43 liefert Kühldampf von der Austrittsseite des Gastur­ binenhochtemperaturabschnittes 41 zum Kohlevergaser 27 des Kohlevergasungssystems 21. Das Fördersystem 46 für pulverisierte Kohle speist Hochdruckluft aus einem Luft­ kompressor 29 als Oxidationsmittel in den Kohlezuführabschnitt 25 ein.

Da bei dieser Ausführungsform der vom Kohlevergaser 27 aufbereitete Kohleverga­ sungssynthesegasbrennstoff einen niedrigen Heizwert aufweist, ist es nicht erforderlich, dem Kohlevergaser 27 Sauerstoff zuzuführen.

Wie erwähnt, ist bei dieser Ausführungsform eine Kühldampfspeiseleitung 42 vorgese­ hen, die vom Wärmetauscher 36 im Abgaswärmeverwertungsboiler 23 kommt. Die Kühldampfverwertungsleitung 43, die vom Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 kommt, liefert Vergasungsmaterial zum Kohlevergaser 27. Deshalb weist diese Ausfüh­ rungsform die folgenden Wirkungen auf.

Erstens kann die Festigkeit der einzelnen Teile durch Kühlen des Gasturbinenhochtem­ peraturabschnittes 41 aufrechterhalten werden, wodurch das Arbeitsgas der Gasturbine eine hohe Temperatur aufweisen kann. Da zweitens der Kühldampf im Kohlevergaser 27 als Vergasungsmittel verwertet wird, wird die zur Aufbereitung des Kohleverga­ sungssynthesegasbrennstoffes benötigte Wärmeenergie verringert, so daß der thermi­ sche Wirkungsgrad des Systems verbessert werden kann. Alternativ kann bei dieser Ausführungsform die Anzahl von Zusatzgeräten reduziert und es können die Energieko­ sten für den Förderer von pulverisierter Kohle minimiert werden.

Fig. 5 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer fünften Aus­ führungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform umfaßt ein Kühlluftspeisesystem 47 und ein Kühl­ luftverwertungssystem 48. Bei dem Kühlluftspeisesystem 47 wird Hochdruckluft, die in einem Luftkompressor 32 eines Gasturbinensystems 22 gewonnen wird, in einen Hochtemperaturabschnitt 41 einer Gasturbine 34 eingespeist. In dem Kühlluftverwer­ tungssystem 48 wird die Kühlluft nach dem Kühlen des Gasturbinenhochtemperaturab­ schnittes 41 verwertet und dem Kohlevergaser 27 zugeführt.

Bei dieser Ausführungsform benutzt das Kühlluftspeisesystem 47 Hochdruckluft als Kühlluft, die vom Luftkompressor 32 zum Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 ge­ liefert wird. Das Kühlluftverwertungssystem 48 verwertet die Kühlluft, nachdem sie den Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 gekühlt hat und führt sie dem Kohlevergaser 27 als Oxidiermittel zu. Deshalb werden mit dieser Ausführungsform einige der im folgen­ den beschriebenen Wirkungen erzielt.

Erstens kann durch Kühlung des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 ein Gastur­ binenarbeitsgas hoher Temperatur eingesetzt und trotzdem die Festigkeit der Einzelteile auf einem hohen Wert gehalten werden. Zweitens wird die Kühlluft bzw. der Kühldampf im Kohlevergaser 27 als Oxidiermittel verwertet, so daß der Kohlevergaser 27 unabhängig betrieben werden kann, selbst wenn im Luftkompressor 29 ein Fehler auftritt. Der thermische Wirkungsgrad des Systems wird verbessert.

Fig. 6 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer sechsten Aus­ führungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC nach dieser Ausführungsform umfaßt ein Kondensat/Speisewassersystem 50, ein Heißwasserspeisesystem 51 und ein Heißwasserverwertungssystem 52.

Die Kondensat/Speisewasserleitung 50 führt Speisewasser einem zweiten Wärmetau­ scher 49, wie einem Niederdruckvorwärmer zu, der in Strömungsrichtung hinter einem Abgaswärmeverwertungsboiler 23 vorgesehen und an die Austrittsseite einer Speise­ wasserpumpe 40 im Dampfturbinensystem 24 angeschlossen ist. Die Heißwasserspei­ seleitung 51 nimmt Kondensat/Speisewasser auf, das durch den zweiten Wärmetauscher 49 erhitzt worden ist und speist das erhitzte Wasser in den Gasturbinenhochtemperatur­ abschnitt 41 der Gasturbine 39 ein. Die Heißwasserverwertungsleitung 52 nimmt Heiß­ wasserkondensat/Speisewasser nach Kühlung des Gasturbinenhochtemperaturabschnit­ tes 41 auf. Das heiße Wasser wird benutzt, um einen Kohlewasserschlamm oder ein Kohlewassergemisch für den Kohlezuführabschnitt 25 des Kohlevergasungssystems 21 zu erzeugen.

Da diese Ausführungsform die genannte Kondensat/Speisewasserleitung 50, die Heiß­ wasserspeiseleitung 51 und die Heißwasserverwertungsleitung 52 aufweist, werden die folgenden Wirkungen erzielt.

Die Haltbarkeit und Funktionsfähigkeit der Hochtemperaturabschnitte der Gasturbine können durch Kühlung der gefährdeten Abschnitte aufrechterhalten werden, selbst wenn mit einem Gasturbinenarbeitsgas höherer Temperatur gearbeitet wird, wodurch der thermische Wirkungsgrad der Anlage verbessert wird. Zweitens können Zusatzgeräte und Energiekosten zur Erzeugung des Kohlewasserschlamms bzw. des Kohlewasserge­ misches minimiert werden, da das Wasserkondensat/Speisewasser zum Kühlen als Kohlewasserschlamm oder Kohlewassergemisch durch den Kohlezuführabschnitt 25 verwertet wird. Der Dampf aus dem zweiten Wärmetauscher 49 wird der Gasturbinen­ brennkammer 33 zugeführt und nach dem Kühlen des Hochtemperaturabschnittes der Gasturbinenbrennkammer 33 an den Kohlezuführabschnitt 25 geliefert.

Fig. 7 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer siebten Aus­ führungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC nach dieser Ausführungsform enthält eine Kondensat/Speisewasserleitung 50, eine Heißwasserspeiseleitung 51 und eine Heißwasserverwertungsleitung 52. Die Kondensat/Speisewasserleitung 50 mündet in einen zweiten Wärmetauscher 49 wie einen Niederdruckvorwärmer, der am Ausgang eines Abgaswärmeverwertungsboiler 23 vorgesehen ist. Die Leitung 50 ist an die Austrittsseite einer Speisewasserpumpe 40 im Dampfturbinensystem 24 angeschlossen.

Das Heißwasserspeisesystem 51 nimmt das Kondensat/Speisewasser, das im zweiten Wärmetauscher 49 erhitzt worden ist, auf und führt es einem Gasturbinenhochtempera­ turabschnitt 41 der Gasturbine 34 zu. Das Heißwasserverwertungssystem 52 nimmt das heiße Kondensat/Speisewasser, das zum Kühlen des Gasturbinenhochtemperaturab­ schnittes 41 verwendet worden ist, auf und führt das Wasser dem ersten Wärmetauscher 36 zu. Das Kondensat/Speisewassersystem 50, das Heißwasserspeisesystem 51 und das Heißwasserverwertungssystem 52 dieser Ausführungsform bedingen die folgenden Ef­ fekte.

Erstens wird durch Kühlen des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 die Beschaf­ fenheit der Einzelteile, trotz eines Gasturbinenarbeitsgases höherer Temperatur auf­ rechterhalten. Zweitens wird eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Systems erzielt, da das Heißwasserkondensat/Speisewasser zum Kühlen im ersten Wärmetauscher 36 verwertet wird und die Rückgewinnung der thermischen Energie mit der Zirkulation des Heißwasserkondensats/Speisewassers zum Kühlen erfolgt. Drittens können die Zusatzgeräte und Energiekosten für den Kohlewasserschlamm bzw. das Kohlewassergemisch bei dieser Ausführungsform minimiert werden, da das Heißwas­ serkondensat/Speisewasser zum Kühlen als Kohlewasserschlamm bzw. Kohlewasser­ gemisch durch den Kohlezuführabschnitt 25 verwertet wird.

Fig. 8 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer achten Aus­ führungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform enthält ein Kühldampfspeisesystem 42 und ein Kühldampfverwertungssystem 43. Eine Dampfturbine 37 eines Dampfturbinensystems 24 ist unterteilt in eine Hochdruckturbine 53 und eine Niederdruckturbine 54. Ein Teil des Abgases der Hochdruckturbine 53 wird einem Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 der Gasturbine 34 zugeführt. Die Kühldampfverwertungsleitung 43 nimmt Dampf auf, der den Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 gekühlt hat und speist diesen über einen Hilfswärmetauscher im Abgaswärmeverwertungsboiler 23 in die Niederdrucktur­ bine 54 ein. Der im Kühler 30 des Kohlevergasungssystems 21 erzeugte Dampf und der Kühldampf der dem Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 gekühlt hat, werden mit dem Rest des Abgases (gleich zum Kühldampf) der Hochdruckturbine 53 vermischt.

Wie erwähnt, weist diese Ausführungsform das Kühldampfspeisesystem 42 und das Kühldampfverwertungssystem 43 auf. Deshalb werden bei dieser Ausführungsform die folgenden Wirkungen erzielt.

Zuerst wird durch Kühlen des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 eine hohe Be­ ständigkeit der gekühlten Teile aufrechterhalten und es kann ein Gasturbinenarbeitsgas höherer Temperatur eingesetzt werden, mit dem der thermische Wirkungsgrad der An­ lage verbessert werden kann. Zweitens kann das Abgas verwertet und dadurch der ther­ mische Wirkungsgrad des Systems verbessert werden.

Fig. 9 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer neunten Aus­ führungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform enthält ein Kühlluftspeisesystem 42, ein Kühldampfverwertungssystem 43 und ein Kühlluftverwertungssystem 48.

Die Kühldampfspeiseleitung 42 nimmt den im Kühler 30 des Kohlevergasungssystems 21 erzeugten Dampf auf und speist ihn in den Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 der Gasturbine 34 als Kühldampf ein. Das Kühldampfverwertungssystem 43 nimmt den zum Kühlen des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 benutzten Dampf auf und mischt ihn mit Dampf aus einem ersten Wärmetauscher 36, wie einem Überhitzer im Abgaswärmeverwertungsboiler 23. Das Dampfgemisch wird der Dampfturbine 37 zuge­ führt. Während im Anfahrbetrieb im Kühler 30 noch kein Dampf erzeugt wird, wird dem Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 ein Teil der Hochdruckluft aus einem Luftkompressor 32 als Kühlluft zugeführt. Das Kühlluftspeisesystem 48 empfängt Luft, die zum Kühlen des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 benutzt worden ist und liefert diese an den Abgaswärmeverwertungsboiler 23. Diese Ausführungsform weist, wie beschrieben, das Kühldampfspeisesystem 42, das Kühldampfverwertungssystem 43, das Kühlluftspeisesystem 47 und das Kühlluftspeisesystem 48 auf. Mit dieser Ausfüh­ rungsform werden die folgenden Wirkungen erzielt.

Durch Kühlen des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 während des Betriebs wird ein stabiler Betrieb der Gasturbine 34 gewährleistet. Das Kühlluftspeisesystem 47 kann auch bei den übrigen Ausführungsformen vorgesehen werden.

Fig. 10 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer zehnten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform enthält eine Expansionsturbine 56, die von einem Kompressor 29 Luft empfängt, die auch an eine Sauerstofferzeugungsapparatur 26 Hochdruckluft liefert. Der Luftkompressor 29 wird im Anfahrbetrieb durch einen Motor 28 angetrieben und im normalen Betriebszustand danach durch eine Expansionsturbine 56. Die Expansionsturbine 56 benutzt einen Teil des vom Kühler 30 gelieferten Damp­ fes als Arbeitsmittel und führt den Dampf zum Kondensor 39 des Dampfturbinensy­ stems 24. Bei dieser Ausführungsform treibt somit der Motor 28 den Luftkompressor 29 beim Anfahren der Anlage an. Im Betriebszustand, bei Last, treibt die Expansionsturbi­ ne 56 den Luftkompressor 29 unter Verwendung eines Teils des im Kühler erzeugten Dampfes an. Bei dieser Ausführungsform kann somit Energie zum Antreiben des Luft­ kompressors 29 eingespart werden. Als Folge hiervon wird der thermische Wirkungs­ grad des Systems verbessert. Es soll erwähnt werden, daß die Expansionsturbine 56 auch bei den übrigen Ausführungsformen dieser Erfindung eingesetzt werden kann.

Fig. 11 zeigt ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC einer elften Ausfüh­ rungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform enthält ein Kühlstickstoffgasspeisesystem 57 und ein Kühlstickstoffgasverwertungssystem 58.

Die Kühlstickstoffgasspeiseleitung 57 kommt von der Austrittsseite einer Sauerstoffer­ zeugungsapparatur 26 im Kohlevergasungssystem 21 und ist mit der Eintrittsseite eines Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 der Gasturbine 34 verbunden. Die Kühlstick­ stoffgasverwertungsleitung 58 aus dem Hochtemperaturabschnitt 41 ist mit der Ein­ trittsseite einer Gasturbinenbrennkammer 33 und außerdem mit dem Gasreiniger 31 des Kohlevergasungssystems 21 verbunden. Die der Sauerstofferzeugungsapparatur 26 zu­ geführte Hochdruckluft wird in Sauerstoffgas und Stickstoffgas getrennt.

Diese Ausführungsform weist somit das Kühlstickstoffgasspeisesystem 57 und das Kühlstickstoffgasverwertungssystem 58 auf. Hierdurch werden die folgenden Effekte erzielt.

Erstens kann durch Kühlung des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 eine hohe Lebensdauer der thermisch beanspruchten Teile dieses Abschnittes erzielt werden. Zweitens kann die NO_x-Konzentration des brennbaren Gases, die durch den Stickstoff­ gaszusatz zum Vergasungssynthesegasbrennstoff der Gasturbinenbrennkammer 31 er­ halten wird, reduziert werden. Drittens kann ein Rückwaschen des Filters des Gasreini­ gers 31 durch Zufuhr des Stickstoffgases durchgeführt werden. Deshalb kann bei dieser Ausführungsform eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Systems und der Einsatz eines Gasturbinenarbeitsgases hoher Temperatur erreicht werden, indem das Stickstoffgas für eine effektive Kühlung des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 eingesetzt wird. Außerdem kann das Stickstoffgas dem Hochtemperaturabschnitt der Gasturbinenbrennkammer 33 zugeführt werden.

Fig. 12 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC einer zwölften Ausfüh­ rungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform enthält eine Kohlevergasungssynthesegasbrenn­ stoffspeiseleitung 60, ein Kühldampfspeisesystem 42 und ein Kühldampfverwertungs­ system 43.

Die Kohlevergasungssynthesegasbrennstoffspeiseleitung 60 führt einem Brennstoffre­ former 59 Synthesegas zu. Die Leitung 60 empfängt einen Teil des Kohlevergasungs­ synthesegasbrennstoffes aus dem Reiniger 31, der andere Teil wird einer Gasturbinen­ brennkammer 33 zugeführt. Das Kühldampfspeisesystem 42 empfängt Dampf aus dem Kühler 30 und führt ihn einem Hochtemperaturabschnitt 41 einer Gasturbine 34 zu. Das Kühldampfverwertungssystem 43 nimmt den Dampf auf, nachdem dieser den Gasturbi­ nenhochtemperturabschnitt 41 gekühlt hat und liefert ihn an den Brennstoffreformer 59. Im Brennstoffreformer 59 wird der Kohlevergasungssynthesegasbrennstoff aus dem Gasreiniger 31 chemisch reformiert, durch die thermische Energie im Dampf, die beim Kühlen des Gasturbinenhochtemperaturabschnittes 41 aufgenommen worden ist.

Diese Ausführungsform besitzt somit das Kühldampfspeisesystem 42, das Kühldampf­ verwertungssystem 43 und das Kohlevergasungssynthesegasbrennstoffspeisesystem 60. Damit werden einige der im folgenden beschriebenen Effekte erzielt.

Erstens wird die Unversehrtheit der Teile gewährleistet, die einer sehr hohen Tempera­ tur ausgesetzt sind, indem diese Teile im Gasturbinenhochtemperaturabschnitt 41 ge­ kühlt werden. Zweitens kann im Brennstoffreformer 59 neuer Brennstoff, wie Methan, auf der Basis des Kohlevergasungssynthesegasbrennstoffes und des Kühldampfes erzielt werden und der neue Brennstoff kann auf anderen Gebieten eingesetzt werden. Wenn der Brennstoffreformer 59 beispielsweise in einem Brennstoffzellenenergieerzeugungs­ system vorgesehen wird, erfolgt eine effektive praktische Verwendung der Energie. Der Dampf aus dem Kühler 30 kann dem Hochtemperaturabschnitt der Gasturbinenbrenn­ kammer 33 zum Kühlen zugeführt werden.

Obwohl bei dieser Ausführungsform die Dampfturbine 37 mit dem Luftkompressor 32 und der Gasturbine 34 in Reihe angeordnet ist, ist die Erfindung nicht auf diese Anord­ nung beschränkt. Das heißt, ein ähnlicher Effekt kann erzielt werden, wenn die Dampf­ turbine 37 und der Luftkompressor 34 nicht in Reihe angeordnet sind, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der Brennstoffreformer 59 kann selbstverständlich auch bei den anderen Ausführungsformen eingesetzt werden.

Fig. 13 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer dreizehnten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform enthält eine Heizwerterfassungseinheit 62, eine Be­ rechnungssteuereinheit 63 und eine Kühldampfdurchflußsteuereinheit 64 (Durchfluß = Mengenfluß).

Die Heizwerterfassungseinheit 62 erfaßt den Heizwert des über die Erfassungseinheit zugeführten Kohlevergasungssynthesegasbrennstoffs. Die Berechnungssteuereinheit 63 berechnet aus dem in der Heizwerterfassungseinheit 62 erfaßten Wert ein Signal. Die Kühldampfdurchflußsteuereinheit 64 stellt den Durchfluß des Kühldampfes aus dem Kühler 30 ein und speist ihn abhängig von dem Signal auf der Grundlage der Heizwer­ terfassungseinheit 62 über ein Kühldampfspeisesystem 42 in den Gasturbinenhochtem­ peraturabschnitt 41. Die Sauerstofferzeugungsapparatur 26 liefert an den Kohlezuführ­ abschnitt 25 für den Förderer von pulverisierter Kohle Stickstoffgas.

Wie erwähnt, weist diese Ausführungsform einen Erfassungsabschnitt 61, die Heizwer­ terfassungseinheit 62, die Berechnungsteuereinheit 63 und die Kühldampfdurchfluß­ steuereinheit 64 auf. Hierdurch werden die folgenden Effekte erzielt.

Erstens ist es bei dieser Ausführungsform möglich, dem Gasturbinenhochtemperaturab­ schnitt 41 eine stabile Menge an Dampf zur Kühlung zuzuführen und deshalb eine sta­ bile Kühlung durchzuführen. Außerdem ist es bei dieser Ausführungsform möglich, Zusatzgeräte zu eliminieren und die für den Förderer der pulverisierten Kohle erforder­ lichen Energiekosten zu reduzieren. Der Erfassungsabschnitt 61, die Heizwerterfas­ sungseinheit 62, die Berechnungssteuereinheit 63 und die Kühldampfdurchflußsteuer­ einheit 64 können selbstverständlich auch bei anderen Ausführungsformen eingesetzt werden.

Fig. 14 ist ein Systemdiagramm, das schematisch einen IGCC gemäß einer vierzehnten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.

Der IGCC dieser Ausführungsform enthält eine Heizwerterfassungseinheit 62, eine Be­ rechnungssteuereinheit 63 und eine Luftdurchflußsteuereinheit 65 (Durchfluß = Men­ genfluß).

Die Heizwerterfassungseinheit 62 erfaßt den Heizwert des über den Erfassungsabschnitt 61 zugeführten Kohlevergasungssynthesegasbrennstoffes. Die Berechnungssteuereinheit 63 berechnet ein Signal auf der Grundlage des in der Heizwerterfassungseinheit 62 er­ faßten Wertes. Der Kühldampfdurchflußsteuerabschnitt 65 stellt abhängig von dem Si­ gnal das auf dem Ergebnis der Heizwerterfassungseinheit 62 basiert, den Durchfluß der an die Gasturbinentrennkammer 33 aus dem Luftkompressor 32 des Gasturbinensystems 22 gelieferten Hochdruckluft ein.

Diese Ausführungsform besitzt den Erfassungsabschnitt 61, die Heizwerterfassungsein­ heit 62, die Berechnungsteuereinheit 63 und die Luftdurchflußsteuereinheit 65. Deshalb wird das Gasturbinenarbeitsgas aus der Gasturbinenbrennkammer 33 in die Gasturbine 34 in Abhängigkeit von dem Zufluß des Kühldampfes aus dem Kühler 30 zugeführt. Bei dieser Ausführungsform wird der Fluß der aus dem Luftkompressor 32 zur Gasturbi­ nenbrennkammer 33 gelieferten Hochdruckluft eingestellt. Es kann das Erfordernis für Zusatzeinrichtungen eliminiert und es können die für den Förderer der pulverisierten Kohle benötigten Energiekosten reduziert werden. Der Erfassungsabschnitt 61, die Heizwerterfassungseinheit 62, die Berechnungssteuereinheit 63 und die Luftdurchfluß­ steuereinheit 65 können selbstverständlich auch bei anderen Ausführungsformen dieser Erfindung eingesetzt werden.

Ferner kann ergänzend zu dieser Ausführungsform, wie es z. B. in Fig. 15 dargestellt ist, die Hochdruckluft aus dem Luftkompressor 32, die der Gasturbinenbrennkammer 33 zugeführt wird, durch die Luftdurchflußsteuereinheit 65 eingestellt werden, wenn die Gasturbine 34 nicht gekühlt wird.

Im einzelnen kann die Menge an zur Gasturbinenbrennkammer 33 gelieferten Hoch­ druckluft gemessen werden, im Vergleich zur Durchflußmenge des zur Gasturbinen­ brennkammer 33 zugeführten Kohlevergasungssynthesegasbrennstoffs. Auf diese Weise kann die Gefahr eines Unfallfeuers - das Gasturbinenarbeitsgas ist ein brennbares Gas - reduziert werden.

Wie erwähnt kann bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen des IGCC der thermische Wirkungsgrad des Systems durch effektive praktische Ausnutzung von thermischer Energie verbessert werden. Das Gasturbinenarbeitsgas kann auf hoher Temperatur gehalten werden und die physische Unversehrtheit und Festigkeit der Teile des Hochtemperaturabschnittes im Gasturbinensystem können durch deren Kühlung gewährleistet werden. Die Ausführungsformen erlauben es, auf Zusatz- bzw. Hilfsaus­ rüstungen zu verzichten, oder diese zu reduzieren und außerdem die für den Förderer der pulverisierten Kohle benötigten Energiekosten zu verringern.

Der Erfassungsabschnitt 61, die Heizwerterfassungseinheit 62, die Berechnungssteuer­ einheit 63 und die Luftdurchflußsteuereinheit 65 können auch bei anderen Ausführungs­ formen dieser Erfindung eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen des IGCC ermöglichen einen stabilen Be­ trieb des Gasturbinensystems, indem der dem Gasturbinenhochtemperaturabschnitt zu­ geführte Kühldampf und/oder die der Gasturbinenbrennkammer zugeführte Hoch­ druckluft auf den erfaßten Heizwert des Kohlevergasungssynthesegasbrennstoffes abge­ stimmt werden.

Claims (32)

1. Im kombinierten Zyklus arbeitender Energieerzeuger mit integrierter Kohlever­ gasung enthaltend:
ein Kohlevergasungssystem (21) zum Erzeugen eines brennbaren Gases aus Kohle, das einem Gasturbinensystem (22) zugeführt wird, wobei
das Gasturbinensystem (22) eine Gasturbine (34) enthält, zum Durchführen von Expan­ sionsarbeit unter Verwendung des brennbaren Gases und das Abgas der Gasturbine (34) einem Wärmeverwertungssystem (23) zugeführt wird;
das Wärmeverwertungssystem (23) einen Wärmeaustausch durchführt, in dem das von der Gasturbine (34) gelieferte Abgas die Wärmequelle darstellt und der im Wärme­ tausch erzeugte Dampf einem Dampfturbinensystem (24) zuführbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß das Dampfturbinensystem (24) eine Expansionsarbeit durchführt und einen Kon­ densor (39) enthält, um Dampf zu Wasser zu kondensieren, daß das Wasser einem Wärmetauscher (30) im Kohlevergasungssystem (21) zugeführt wird, wo es zu Dampf erhitzt wird, und daß der Dampf aus dem Wärmetauscher (30) wenigstens einem Hochtemperaturabschnitt des Gasturbinensystems (22) zugeleitet wird, der sich auf ei­ ner höheren Temperatur als der Dampf befindet.

2. Energieerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Dampf durch Kühlung des Hochtemperaturabschnittes des Gasturbinensystems (42) ein Dampf höherer Temperatur (Hochtemperaturdampf) gewonnen wird, der aus dem Hochtempe­ raturabschnitt des Gasturbinensystems (22) einer Dampfturbine (37) im Dampfturbinen­ system (24) zugeleitet wird.

3. Energieerzeuger nach Anspruch 2, bei dem der Hochtemperaturabschnitt des Gasturbinensystems (22) durch die Gasturbine (34) und/oder eine Gasturbinenbrenn­ kammer (33) gebildet ist.

4. Energieerzeuger nach Anspruch 3, mit einer Vergasungsmittelerzeugungseinheit (26) im Kohlevergasungssystem (21) zur Erzeugung eines Sauerstoffgases (O₂) und eines Stickstoffgases (N₂) aus Luft, wobei das Sauerstoffgas (O₂) aus der Vergasungs­ mittelerzeugungseinheit (26) der Kohlevergasungseinheit (27) zuführbar ist, ferner die Kohlevergasungseinheit (27) dazu ausgebildet ist, daß sie neben dem Sauerstoffgas (O₂) aus der Vergasungsmittelerzeugungseinheit (26) Kohle aus einer Kohlezuführeinheit (25) aufnimmt, die Kohle mit Sauerstoffgas (O₂) zu einem brennbaren Gas verbrennt (vergast) und das brennbare Gas einer Kühleinheit (30) zuführt, ferner die Kühleinheit (30), das von der Kohlevergasungseinheit (27) gelieferte brennbare Gas kühlt und die Kühleinheit (30) in Verbindung mit einer Gasreinigungseinheit (31) steht, die Verunrei­ nigungen aus dem brennbaren Gas entfernt.

5. Energieerzeuger nach Anspruch 4, bei dem in der Kohlezuführeinheit (25) als Fördergas Stickstoffgas (N₂) aus der Vergasungsmittelerzeugungseinheit (26) eingesetzt wird.

6. Energieerzeuger nach Anspruch 5, bei dem in der Vergasungsmittelerzeugungs­ einheit (26) erzeugtes Stickstoffgas (N₂) der Gasturbinenbrennkammer (33) zugeführt und dort mit dem brennbaren Gas verbunden wird.

7. Energieerzeuger nach Anspruch 6, bei dem das Gasturbinensystem (22) einen Luftkompressor (32) enthält, der wenigstens einem Hochtemperaturabschnitt des Ga­ sturbinensystems (22) zur Kühlung des betreffenden Abschnittes Luft zuführt und Hochdruckluft erzeugt und ferner die Hochdruckluft nach Kühlen des Hochtemperatur­ abschnittes zurückgewonnen und dem Wärmeverwertungssystem (23) zugeführt wird.

8. Energieerzeuger nach Anspruch 5, ferner enthaltend einen Detektor (62) zum Erfassen des Heizwertes des brennbaren Gases aus der Gasreinigungseinheit (31) und ein Steuergerät (63) zum Steuern des Durchflusses des brennbaren Gases auf der Grundlage des Heizwertes.

9. Energieerzeuger nach Anspruch 5, ferner enthaltend einen Detektor (62) zum Erfassen des Heizwertes des brennbaren Gases aus der Gasreinigungseinheit (31) und ein Steuergerät (65) zum Steuern des Durchflusses der Hochdruckluft aus dem Luft­ kompressor auf der Grundlage des Heizwertes.

10. Energieerzeuger nach Anspruch 1, bei dem ein Dampf höherer Temperatur (Hochtemperaturdampf), aus dem Dampf erzeugt wird, nachdem der Hochtemperatur­ abschnitt des Gasturbinensystems (22) mit dem Dampf gekühlt worden ist und der Hochtemperaturdampf aus dem Hochtemperaturabschnitt des Gasturbinensystems (22) dem Wärmeverwertungssystem (23) zugeführt wird.

11. Energieerzeuger nach Anspruch 10, bei dem der Hochtemperaturabschnitt des Gasturbinensystems durch die Gasturbine (34) und/oder einen Gasturbinenbrenner (33) gebildet ist.

12. Energieerzeuger nach Anspruch 11, mit einer Vergasungsmittelerzeugungsein­ heit (26) im Kohlevergasungssystem (21) zur Erzeugung eines Sauerstoffgases (O₂) und eines Stickstoffgases (N₂) aus Luft, wobei das Sauerstoffgas (O₂) aus der Vergasungs­ mittelerzeugungseinheit (26) der Kohlevergasungseinheit (27) zuführbar ist, ferner die Kohlevergasungseinheit (27) dazu ausgebildet ist, daß sie neben dem Sauerstoffgas (O₂) aus der Vergasungsmittelerzeugungseinheit (26) Kohle aus einer Kohlezuführeinheit (25) aufnimmt und die Kohle mit Sauerstoffgas (O₂) zu einem brennbaren Gas verbrennt (vergast) und das brennbare Gas einer Kühleinheit (30) zuführt, ferner die Kühleinheit (30), das von der Kohlevergasungseinheit (27) gelieferte brennbare Gas kühlt und die Kühleinheit (30) in Verbindung mit einer Gasreinigungseinheit (31) steht, die Verunrei­ nigungen aus dem brennbaren Gas entfernt.

13. Energieerzeuger nach Anspruch 12, bei dem als Fördergas Stickstoffgas (N₂) aus der Vergasungsmittelerzeugungseinheit (26) in der Kohlezuführeinheit (25) eingesetzt wird.

14. Energieerzeuger nach Anspruch 10, bei dem Luft, die in einem Luftkompressor (32) des Gasturbinensystems (22) erzeugt worden ist, wenigstens einem Hochtempera­ turabschnitts des Gasturbinensystems (22) zur Kühlung dieses Abschnittes zugeführt wird, hierdurch Luft höherer Temperatur (Hochtemperatur Luft) erzeugt wird und diese dem Wärmeverwertungssystem (23) zugeleitet wird.

15. Energieerzeuger nach Anspruch 1, bei dem aus dem Hochtemperaturabschnitt des Gasturbinensystems (22) zurückgewonnener Dampf höherer Temperatur (Hochtem­ peratur Dampf) dem Wärmeverwertungssystem (23) und/oder der Dampfturbine (37) zugeführt wird.

16. Im kombinierten Zyklus arbeitender Energieerzeuger mit integrierter Kohlever­ gasung enthaltend:
ein Kohlevergasungssystem (21) zum Erzeugen eines brennbaren Gases aus Kohle, das einem Gasturbinensystem (22) zugeführt wird, wobei
das Gasturbinensystem (22) eine Gasturbine (34) enthält, zum Durchführen von Expan­ sionsarbeit unter Verwendung des brennbaren Gases und das Abgas der Gasturbine (34) einem Wärmeverwertungssystem (23) zugeführt wird;
das Wärmeverwertungssystem (23) einen Wärmeaustausch durchführt, in dem das von der Gasturbine (34) gelieferte Abgas die Wärmequelle darstellt und der im Wärme­ tausch erzeugte Dampf einem Dampfturbinensystem (24) zuführbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß das Dampfturbinensystem (24) Expansionsarbeit durchführt und einen Kondensor (39) enthält, um den Dampf zu Wasser zu kondensieren, daß das Wasser einem Wär­ metauscher (30) im Kohlevergasungssystem (21) zugeführt wird, wobei das Wasser zu Dampf erhitzt wird und der im Wärmetauscher (30) erzeugte Dampf einer Antriebstur­ bine (56) zum Antreiben eines Luftkompressors (29) zugeleitet wird.

17. Energieerzeuger nach Anspruch 16, bei der der Dampf aus der Antriebsturbine (56) dem Kondensor (39) zugeleitet wird.

18. Im kombinierten Zyklus arbeitender Energieerzeuger mit integrierter Kohlever­ gasung enthaltend:
ein Kohlevergasungssystem (21) zum Erzeugen eines brennbaren Gases aus Kohle, das einem Gasturbinensystem (22) zugeführt wird, wobei
das Gasturbinensystem (22) eine Gasturbine (34) enthält, zum Durchführen von Expan­ sionsarbeit unter Verwendung des brennbaren Gases und das Abgas der Gasturbine (34) einem Wärmeverwertungssystem (23) zugeführt wird;
das Wärmeverwertungssystem (23) einen Wärmeaustausch durchführt, wobei das Wär­ meverwertungssystem, das von der Gasturbine (34) gelieferte Abgas als Wärmequelle verwertet und wobei das Wärmeverwertungssystem (23) so ausgebildet ist, daß der in der Wärmeverwertungseinheit (36) erzeugte Dampf wenigstens einem Abschnitt des Gasturbinensystems (22) mit höherer Temperatur (Hochtemperaturabschnitt) als der des verwendeten Dampfes zuführbar ist, um den Hochtemperaturabschnitt zu kühlen.

19. Energieerzeuger nach Anspruch 18, bei dem durch Kühlen des Hochtemperatur­ abschnittes des Gasturbinensystems (22) mit Dampf aus diesem Dampf mit höherer Temperatur (Hochtemperaturdampf) erzeugt wird und dieser dadurch verwertet wird, daß er einem Kohlevergaser (27) im Kohlevergasungssystem (21) zugeführt wird.

20. Im kombinierten Zyklus arbeitender Energieerzeuger mit integrierter Kohlever­ gasung enthaltend:
ein Kohlevergasungssystem (21) zum Erzeugen eines brennbaren Gases aus Kohle, das einem Gasturbinensystem (22) zugeführt wird, wobei
das Gasturbinensystem (22) eine Gasturbine (34) enthält, zum Durchführen von Expan­ sionsarbeit unter Verwendung des brennbaren Gases und das Abgas der Gasturbine (34) einem Wärmeverwertungssystem (23) zugeführt wird;
das Wärmeverwertungssystem (23) einen Wärmeaustausch durchführt, in dem das von der Gasturbine (34) gelieferte Abgas die Wärmequelle darstellt und der im Wärme­ tausch erzeugte Dampf einem Dampfturbinensystem (24) zuführbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß das Dampfturbinensystem Expansionsarbeit durchführt und eine Dampfturbine (37) und einen Kondensor (39) zum Kondensieren des Dampfes zu Wasser enthält, dieses Wasser dem Wärmetauscher (30) im Kohlevergasungssystem (21) zugeführt wird, wo es zu Dampf erhitzt wird, und der Dampf von diesem Wärmetauscher (30) zur Dampf­ turbine (37) geleitet wird.

21. Energieerzeuger nach Anspruch 20, bei dem die Vergasungsmittelerzeugungs­ einheit (26) Sauerstoffgas (O₂) und Stickstoffgas (N₂) aus Luft erzeugt, wobei das er­ zeugte Sauerstoffgas der Kohlevergasungseinheit (27) zugeführt wird, die derart ausge­ bildet ist, daß sie das Sauerstoffgas (O₂) aus der Vergasungsmittelerzeugungseinheit (26) und Kohle aus der Kohlezuführeinheit (25) aufnimmt, Kohle mit dem Sauerstoff­ gas zu dem brennbaren Gas verbrennt und dieses in eine Kühleinheit (30) einspeist, fer­ ner die Kühleinheit, das brennbare Gas aus der Kohlevergasungseinheit (27) kühlt und in Verbindung mit einer Gasreinigungseinheit (31) steht, die Verunreinigungen aus dem brennbaren Gas entfernt.

22. Energieerzeuger nach Anspruch 21, bei dem das in der Vergasungsmittelerzeu­ gungsapparatur (26) erzeugte Stickstoffgas (142) wenigstens einem Hochtemperaturab­ schnitt des Gasturbinensystems (22) zur Kühlung dieses Abschnittes zugeführt wird, wodurch ein Stickstoffgas höherer Temperatur (Hochtemperaturstickstoffgas) erzeugt wird, und das Hochtemperaturstickstoffgas nach dem Kühlen wenigstens einer Hochtemperaturabschnittes des Gasturbinensystems einem Gasturbinenbrennkammer (33) zugeführt wird.

23. Energieerzeuger nach Anspruch 22, bei dem das Hochtemperaturstickstoffgas der Gasreinigungseinheit (31) zugeführt wird.

24. Energieerzeuger nach Anspruch 20, bei dem das Wärmeverwertungssystem (23) einen ersten und einen zweiten Wärmetauscher (36, 49) enthält und beide Wärmetau­ scher Wasser benutzen, um das Abgas aus der Gasturbine (34) zu kühlen, wodurch in beiden Wärmetauschern aus dem Wasser Dampf erzeugt wird.

25. Energieerzeuger nach Anspruch 24, bei dem der im zweiten Wärmetauscher (49) erzeugte Dampf dadurch verwertet wird, daß er wenigstens einem Hochtemperaturab­ schnitt das Gasturbinensystems (22) zugeführt wird, in dem Hochtemperaturdampf er­ zeugt wird.

26. Energieerzeuger nach Anspruch 25, bei dem der Hochtemperaturdampf nach dem Kühlen des Hochtemperaturabschnittes des Gasturbinensystems (22) der Kohlezu­ führeinheit (25) zugeführt wird.

27. Energieerzeuger nach Anspruch 25, bei dem der Hochtemperaturdampf nach dem Kühlen des Hochtemperaturabschnittes des Gasturbinensystems (22) dadurch ver­ wertet wird, daß er dem ersten Wärmetauscher (36) zugeführt wird.

28. Energieerzeuger nach Anspruch 20, bei dem das Wärmeverwertungssystem (23) einen ersten und einen zweiten Wärmetauscher (36, 55) enthält und beide Wärmetau­ scher das Abgas aus der Gasturbine (34) kühlen.

29. Energieerzeuger nach Anspruch 28, bei dem ein Dampfturbinensystem (24) eine Niederdruckturbine (54) und eine Hochdruckturbine (53) zum Durchführen von Expan­ sionsarbeit mittels des vom ersten und zweiten Wärmetauscher (36, 55) empfangenen Dampfes durchführen.

30. Energieerzeuger nach Anspruch 29, bei dem die Hochdruckturbine (53) Dampf vom ersten Wärmetauscher (36) und die Niederdruckturbine (54) Dampf vom zweiten Wärmetauscher (55) empfängt und die Niederdruckturbine den Dampf zu einem Kon­ densor (39) leitet.

31. Energieerzeuger nach Anspruch 30, bei dem der zweite Wärmetauscher (55) Dampf aus der Gasturbine (34) und aus der Hochdruckturbine (53) empfängt.

32. Verfahren zum Verbessern des thermischen Wirkungsgrades eines Energieer­ zeugers, gekennzeichnet durch den Einsatz eines Energieerzeugers nach einem der An­ sprüche 1 bis 31.