DE3924908A1 - Verfahren und anlage zur minderung des kohlendioxidgehalts der abgase bei fossiler verbrennung - Google Patents

Verfahren und anlage zur minderung des kohlendioxidgehalts der abgase bei fossiler verbrennung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Minderung des Kohlendioxidgehalts der Abgase bei fossiler Verbrennung und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei allen Anlagen mit fossiler Verbrennung entsteht als Verbren­ nungsprodukt letztendlich Kohlendioxid und/oder Wasser, welche beide vorzugsweise als Abgas in die Atmosphäre entlassen werden. Während das so erzeugte Wasser bzw. der Wasserdampf für das Öko­ system unserer Erde unkritisch ist, behindert das erzeugte Koh­ lendioxid die Wärmeabstrahlung unserer Erde und führt dabei zu einer Erhöhung der Oberflächentemperatur, dem sogenannten Treib­ hauseffekt. Dieser wird zu Klimaverschiebungen führen, die man gerne vermeiden möchte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie bei fossiler Verbrennung bzw. Anlagen mit fossiler Verbren­ nung die Abgabe von Kohlendioxid an die Atmosphäre vermindert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 ge­ löst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 4 sowie 6 bis 18 zu entnehmen.
Werden bei fossiler Verbrennung erfindungsgemäß die abgearbeite­ ten Abgase zur Auskondensation des Wasseranteils weiter abgekühlt und anschließend der Kohlendioxidanteil in Festeis umgewandelt, so wird die Abgabe von Kohlendioxid in die Atmosphäre weitest­ gehend unterbunden.
Bei einer erfindungsgemäßen Anlage zur Durchführung dieses Ver­ fahrens mit einer Verbrennungseinrichtung und mit Einrichtungen zur Abarbeitung der Verbrennungsgase zweigt an der Leitung für das Kreislaufgas in Strömungsrichtung hinter den Einrichtungen zur Abarbeitung und Wärmerückgewinnung eine Abzugsleitung für das überschüssige Kreislaufgas mit einer Kohlendioxideisanlage ab, und ist zwischen den Einrichtungen zur Abarbeitung und Wär­ merückgewinnung und der Kohlendioxideisanlage eine weitere Wär­ metauscheranlage zur zusätzlichen Abkühlung des Kreislaufgases und zur Auskondensation von Wasser angeschlossen. Auf diese Wei­ se wird das erzeugte Kohlendioxid als Festeis aus dem Kraftwerk entnommen, ohne in die Atmosphäre zu entweichen. Zugleich wird durch die Rezirkulation der Gase die Flammtemperatur und damit auch die Erzeugung von Stickoxiden vermindert bzw. die Voraus­ setzung geschaffen, um die Erzeugung von Stickoxiden in Verbin­ dung mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ganz zu ver­ hindern.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Verbrennung zur Erzeugung stickstofffreier Abgase mit Sauer­ stoff erfolgen, und können die abgearbeiteten Abgase als Kreis­ laufgas zur Absenkung der Flammtemperatur in die Brennzone der fossilen Brennstoffe eingeleitet werden, und nur der überschüs­ sige Teil des Kreislaufgases abgezogen und dessen Kohlendioxid­ anteil nach Auskondensation des Wasseranteils durch Ausfrieren in Kohlendioxideis umgewandelt werden. Dadurch wird erreicht, daß der Partialdruck des Kohlendioxids und damit zugleich dessen Friertemperatur beim Ausfrieren nicht absinkt und der Energie­ bedarf für das Ausfrieren minimiert wird.
In Ausgestaltung der Erfindung kann Kohlendioxidfesteis mit ei­ ner Dichte größer als 1,1 kg pro Liter erzeugt und in der Tief­ see versenkt werden. In diesem Fall ist die Dichte des Kohlen­ dioxideises höher als jene von Wasser. Solche Kohlendioxideis­ blöcke sinken im Meer in die Tiefe und lösen sich im Bereich der Tiefsee auf. Das Kohlendioxid verbleibt dort, weil praktisch kein Austausch des Tiefenwassers mit dem Oberflächenwasser statt­ findet.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Stickstoff und Sauerstoff der Luft mittels einer Luftzerlegungsanlage ge­ trennt werden und diese Gase als Kühlmedium zur Vorkühlung des auszufrierenden Kohlendioxids herangezogen werden. Hierdurch kann ein Teil des Energiebedarfs für den Betrieb der Luftzerle­ gungsanlage durch Einsparungen beim Betrieb der Kohlendioxideis­ anlage zurückgewonnen werden.
Bei einem Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit einem an der Gas­ turbine angeschlossenen Abhitzedampferzeuger und einem dampfsei­ tig am Abhitzedampferzeuger angeschlossenen Dampfkraftwerksteil kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dem Abhitzedampfer­ zeuger gasseitig, das heißt an der Leitung für das Kreislaufgas, eine Wärmetauscheranlage zur Kondensatvorwärmung nachgeschaltet und die Leitung für das Kreislaufgas über einen Gasverdichter wieder in die Brennkammer der Gasturbine zurückgeführt sein, wobei die Brennkammer eingangsseitig an eine Sauerstoffleitung und eine Brennstoffleitung angeschlossen ist. Durch diese Maß­ nahme kann die Gaseintrittstemperatur bei gleichzeitiger Ver­ größerung des Volumenstroms auf für die Gasturbine verträgliche Werte abgesenkt werden. Darüber hinaus kann so das Kreislaufgas frei von Stickstoff und Stickoxiden gehalten werden. Das hat zur Folge, daß diese Gase auch in der Abzugsleitung fehlen, mit der weiteren Folge, daß sich die Kühlleistung für das Ausfrieren des Kohlendioxids vermindert und keine schädlichen Restgase hinter der Kohlendioxideisanlage zurückbleiben.
In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann der Brennkammer der Gasturbine eine Luftzerlegungsanlage vorgeschal­ tet sein, deren Produktleitungen an einer Wärmetauscheranlage in der Abzugsleitung vor der Kohlendioxideisanlage und deren Sauerstoffleitung im weiteren Verlauf an der Brennkammer der Gasturbine angeschlossen sind. Durch diese Maßnahme wird die für den Betrieb der Luftzerlegungsanlage erforderliche Energie zum Teil dadurch wieder eingespart, daß der der Luftzerlegungs­ anlage entströmende kalte Stickstoff und Sauerstoff zur Kühlung des der Kohlendioxideisanlage zuströmenden Kohlendioxids heran­ gezogen wird. Das hat zur Folge, daß der Energiebedarf der Koh­ lendioxideisanlage deutlich vermindert wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand dreier in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gas- und Dampfturbinenkraftwerks mit halb offenem Kreislauf,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines anderen erfindungsge­ mäßen Gas- und Dampfturbinenkraftwerks mit einem der Brenn­ kammer vorgeschalteten Vergaser und einer Luftzerlegungs­ anlage,
Fig. 3 eine Variante des in der Fig. 2 dargestellten Ausführungs­ beispiels mit zusätzlicher Gaszerlegungsanlage, bei der der Brennkammer der Gasturbine ausschließlich Kohlenmono­ xid als Brennstoff zugeführt wird und Wasserstoff als Ko­ produkt anfällt, und
Fig. 4 eine Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 1, bei der die Dampfturbine weggelassen wurde und der erzeugte Dampf zusätzlich in die Gasturbine eingespeist wird.
In der schematischen Darstellung der Fig. 1 erkennt man ein Gas- und Dampfturbinenkraftwerk 1, bei dem der Gasturbinenkraft­ werksteil 2 eine Gasturbine 4 und je einen von der Gasturbine 4 angetriebenen Generator 6, einen Kreislaufgasverdichter 8, ei­ nen Luftverdichter 10 sowie eine der Gasturbine vorgeschaltete Brennkammer 12 umfaßt. An der die Gasturbine 4 verlassenden Leitung 14 für das Kreislaufgas ist der Abhitzedampferzeuger 16 des Dampfturbinenkraftwerks 18 angeschlossen. Dieses umfaßt ei­ nen Speisewasserbehälter 20, eine Speisewasserpumpe 22, die das Speisewasser aus dem Speisewasserbehälter 20 in die Heizflächen (nicht dargestellt) des Abhitzedampferzeugers 16 drückt, eine an den Dampfleitungen 24, 25 des Abhitzedampferzeugers 16 ange­ schlossene mehrgehäusige Dampfturbine 26, einen abdampfseitig an der Dampfturbine 26 angeschlossenen Kondensator 28 sowie ei­ ne mit ihrer Saugseite am Kondensator 28 angeschlossene Konden­ satpumpe 30, die das Kondensat durch einen in der Leitung 14 für das Kreislaufgas in Strömungsrichtung hinter dem Abhitze­ dampferzeuger 16 liegenden Speisewasservorwärmer 32 hindurch in den Speisewasserbehälter 20 befördert. In der Leitung 14 für das Kreislaufgas ist in Strömungsrichtung hinter dem Speisewas­ servorwärmer 32 ein Kühler 34 zur Kühlung der Abgase und Aus­ kondensation ihres Wasseranteils eingebaut. In Strömungsrich­ tung hinter diesem Kühler 34 zweigt von der Leitung 14 für das Kreislaufgas eine Abzugsleitung 15 ab. An dieser Abzugsleitung 15 sind ein Gasverdichter 35, ein Sauerstoff/Kohlendioxidkühler 63, ein Stickstoff/Kohlendioxidkühler 62 sowie eine Kohlendio­ xideisanlage 36 eingebaut. Ausgangsseitig kann die Kohlendio­ xideisanlage 36 an beliebige Transporteinrichtungen 38 für das Kohlendioxideis angeschlossen sein, die dieses schließlich in der Tiefsee 66 deponieren.
Dieses Gas- und Dampfturbinenkraftwerk 1 sollte vorzugsweise auch mit einer Luftzerlegungsanlage 40 ausgestattet werden. Diese Luftzerlegungsanlage wird in der zur Brennkammer 12 der Gasturbine 4 führenden Frischluftleitung 41 eingebaut. Deren Sauerstoffleitung 42 ist dann über den Sauerstoff/Kohlendioxid­ kühler 63 und einen Sauerstoffverdichter 44 an der Brennkammer 12 der Gasturbine 4 angeschlossen. Die Stickstoffleitung 46 der Luftzerlegungsanlage 40 wird an einen weiteren, in der Abzugs­ leitung 15 vor der Kohlendioxideisanlage 36 eingebauten Stick­ stoff/Kohlendioxidkühler 62 angeschlossen.
Beim Betrieb des Gas- und Dampfturbinenkraftwerks 1 der Fig. 1 wird über den Luftverdichter 10 Frischluft in die Luftzerlegungs­ anlage 40 gedrückt. Dort werden im wesentlichen der Stickstoff und Sauerstoff voneinander getrennt. Der in der Luftzerlegungs­ anlage 40 abgetrennte Sauerstoff wird über die Sauerstofflei­ tung 42, dem Sauerstoff/Kohlendioxidkühler 63 und einem in der Sauerstoffleitung eingebauten Sauerstoffverdichter 44 in die Brennkammer 12 der Gasturbine 4 gedrückt. Gleichzeitig wird mittels des von der Gasturbine 4 angetriebenen Kreislaufgasver­ dichters 8 Kreislaufgas, im wesentlichen Kohlendioxid, in die Brennkammer 12 gedrückt. Außerdem wird der Brennkammer über die Brennstoffleitung 50 ein sauberer Brennstoff, wie beispiels­ weise Erdgas, zugeführt und dort verbrannt. Statt des Erdgases könnten aber auch gereinigte Kokereigase, Kohlegase, Schwelga­ se, Biogas, Deponiegas, Synthesegase, Methan, CO, H2, Äthan, Propan, Butan, Erdöl, Methanol und andere saubere, das heißt ohne feste Rückstände verbrennbare, organische Flüssigbrenn­ stoffe verbrannt werden.
Die heißen Abgase der Brennkammer 12 durchströmen als sogenann­ tes Kreislaufgas die Gasturbine 4, welche den Gasverdichter 8 und den Generator 6 antreibt und gelangen über die Leitung 14 für das Kreislaufgas der Gasturbine in den Abhitzedampferzeuger 16 des Dampfturbinenkraftwerkteil 18. Dort gibt das Kreislauf­ gas seine fühlbare Wärme an das mittels der Speisewasserpumpe 22 eingespeiste Speisewasser ab und erzeugt dabei überhitzten Dampf. Der überhitzte Dampf strömt über die Dampfleitung 24 in den Hochdruckteil 52 der Dampfturbine 26, von dort über weitere Überhitzerheizflächen des Abhitzedampferzeugers 16 und die Dampf­ leitung 25 in den Niederdruckteil 54 der Dampfturbine. Die bei­ den auf der gleichen Welle 56 arbeitenden Teile der Dampfturbi­ ne 26 treiben den Generator 58 an. Der Abdampf der Dampfturbine gelangt in den Kondensator 28, wo er kondensiert. Das sich im Kondensator 28 bildende Kondensat wird von der Kondensatpumpe 30 abgezogen und durch den Speisewasservorwärmer 32 in den Speisewasserbehälter 20, der auch zur Speisewasser-Entgasung dient, wieder zurückgepumpt. Das Speisewasser im Speisewasser­ behälter kann über eine Dampfleitung 60 mit nicht völlig ent­ spanntem Dampf aus dem Niederdruckteil 54 der Dampfturbine wei­ ter aufgewärmt werden.
Das den Abhitzedampferzeuger 16 verlassende Kreislaufgas gibt seine restliche Wärme in dem Speisewasservorwärmer 32 an das mittels der Kondensatpumpe 30 in den Speisewasserbehälter 20 geförderte Kondensat ab. Dem Kreislaufgas wird anschließend weitere Wärme in einem dem Speisewasservorwärmer 32 nachgeschal­ teten, mit Kühlwasser beaufschlagten Kühler 34 entzogen. Dabei wird das Kreislaufgas so stark abgekühlt, daß der Wasserdampf im Kühler 34 auskondensiert. Das den Kühler 34 verlassende, trockene, im wesentlichen aus Kohlendioxid bestehende Kreislauf­ gas wird in Strömungsrichtung hinter dem Kühler 34 vom Kreislauf­ gasverdichter 8 in die Brennkammer 12 der Gasturbine 4 gedrückt. Dort dient das in die Brennkammer 12 eingeleitete sauerstoff­ arme Kreislaufgas dazu, um bei gleichzeitiger Vergrößerung des Gasvolumens die Gastemperatur unter die für die verwendete Gas­ turbine 4 höchstzulässige Eintrittstemperatur abzusenken. Der hierfür nicht benötigte Anteil des abgekühlten Kreislaufgases wird über den Gasverdichter 35 in den Sauerstoff/Kohlendioxid­ kühler 63 und den Stickstoff/Kohlendioxidkühler 62 befördert, wo dem abgezogenen Kreislaufgas mit dem kalten Sauerstoff und Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage 40 im Gegenstrom wei­ tere Wärme entzogen wird. Während der dabei aufgewärmte Sauer­ stoff über den Sauerstoffverdichter 44 in die Brennkammer 12 der Gasturbine 4 gedrückt wird, gelangt das nunmehr stark ab­ gekühlte, abgezogene Kreislaufgas in die Kohlendioxideisanlage 36, wo nach einem bekannten Verfahren Kohlendioxideisblöcke mit einem spezifischen Gewicht von größer als 1,1 erzeugt werden. Die Kohlendioxideisblöcke werden dann über beliebige Transport­ einrichtungen 38, wie zum Beispiel Kühlwagen und Kühlschiffe, zum Meer transportiert und dort in der Tiefsee versenkt. Wegen ihres hohen spezifischen Gewichts sinken sie auf den Meeres­ grund und lösen sich bei den dort herrschenden hohen Drücken im Tiefenwasser. Dieses Tiefenwasser wird, wie man heute weiß, nicht mit dem Oberflächenwasser ausgetauscht. Das darin gelöste Kohlendioxid wird daher mit der Zeit teilweise in Sediment 68 gefunden.
Die Fig. 2 zeigt ein anderes erfindungsgemäßes Gas- und Dampf­ turbinenkraftwerk 70. Auch bei diesem Gas- und Dampfturbinen­ kraftwerk 70 umfaßt der Gasturbinenkraftwerksteil 72 eine Gas­ turbine 74, die einen Generator 76 und einen Kreislaufgasver­ dichter 78 antreibt und eine der Gasturbine 74 vorgeschaltete Brennkammer 82.
Der Dampfturbinenkraftwerksteil 84 umfaßt einen gasseitig an die Gasturbine 74, das heißt die Leitung 86 für das Kreislauf­ gas, angeschlossenen Abhitzedampferzeuger 88, eine Dampfturbine 90 mit angekuppeltem Generator 92, einen Kondensator 94, eine Kondensatpumpe 96, einen Speisewasservorwärmer 98, einen Spei­ sewasserbehälter 100 und eine Speisewasserpumpe 102 zwischen dem Speisewasserbehälter und dem Abhitzedampferzeuger 88.
Der Brennkammer 82 der Gasturbine 74 ist ein Luftverdichter 80 und eine Luftzerlegungsanlage 104 vorgeschaltet, deren Sauer­ stoffleitung 106 über einen Sauerstoff/Kohlendioxidkühler 111 und einen Sauerstoffverdichter 108 an die Brennkammer 82 der Gasturbine 74 und deren Stickstoffleitung 110 an einen Stick­ stoff/Kohlendioxidkühler 112 angeschlossen ist. Brennstoffsei­ tig ist der Brennkammer 82 der Gasturbine 74 im Ausführungsbei­ spiel ein Kohlevergaser 114 vorgeschaltet. Dieser ist seiner­ seits wiederum eingangsseitig an eine Brennstoffzuführung 117 und einen mit einem Sauerstoffverdichter 113 ausgerüsteten Zweig 115 der Sauerstoffleitung der Luftzerlegungsanlage 104 und ausgangsseitig, das heißt mit seiner Rohgasleitung 122, an eine Gaswaschanlage 116 angeschlossen. Diese Gaswaschanlage ist über eine Reingasleitung 118 mit der Brennkammer 82 der Gas­ turbine 74 verbunden. Zwischen dem Kohlevergaser 114 und der Gaswaschanlage 116 ist eine Rohgas-Wärmetauscheranlage 120 zur Abkühlung des Rohgases des Kohlevergasers 114 in der Rohgas­ leitung 122 eingebaut. Diese Rohgas-Wärmetauscheranlage 120 ist mit ihrem zweiten Medium eingangsseitig an der Kondensatleitung 124 und ausgangsseitig über die Dampfleitung 138 an die Dampf­ turbine 90 des Dampfturbinenkraftwerksteils 84 angeschlossen.
Die den Abhitzedampferzeuger 88 verlassende Leitung 86 für das Kreislaufgas führt nacheinander durch den Speisewasservorwär­ mer 98 und über den Kreislaufgasverdichter 78 zurück in die Brennkammer der Gasturbine. Hinter dem Speisewasservorwärmer 98 zweigt eine Abzugsleitung 85 von der Kreislaufleitung 86 ab, welche über einen ersten Kühler 126, einem Gasverdichter 128, dem Sauerstoff/Kohlendioxidgaskühler 111, dem Stickstoff/Koh­ lendioxidkühler 112 und in eine Kohlendioxideisanlage 130 führt. An diese Kohlendioxideisanlage schließen sich beliebige Transportmittel 132, 133, wie Kühlwagen, Kühlwaggons oder Kühl­ schiffe, für das Kohlendioxidfesteis an, die dieses letztend­ lich zum Meer transportieren und in der Tiefsee 134 deponieren.
Beim Betrieb dieses Gas- und Dampfturbinenkraftwerks 70 wird mittels des Luftverdichters 80 Luft in die Luftzerlegungsanlage 104 gedrückt. Mit dem in der Luftzerlegungsanlage abgetrennten und mittels des Sauerstoffverdichters 113 auf den Betriebsdruck des Kohlevergasers verdichteten Sauerstoff wird die Kohle im Kohlevergaser 114 vergast und das heiße Rohgas in dem nachge­ schalteten Rohgaswärmetauscher 120 abgekühlt. Hierzu wird mit Hilfe einer weiteren Speisewasserpumpe 136 Kondensat aus der Kondensatleitung 124 in die Rohgaswärmetauscheranlage 120 ge­ drückt und dort in Dampf umgewandelt. Der Dampf wird über die Dampfleitung 138, dem Mitteldruckteil 140 der Dampfturbine 90 zugeführt.
Das in der Rohgaswärmetauscheranlage 120 abgekühlte Rohgas ge­ langt in die Gaswaschanlage 116, wo Asche, Staubpartikel, Schwe­ felverbindungen sowie alle wasserlöslichen Bestandteilen ausge­ waschen werden. Das in der Gaswaschanlage 116 gereinigte Roh­ gas, das sogenannte Reingas, enthält im wesentlichen nur noch Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas. Es wird als Brenngas über die Reingasleitung 118 in die Brennkammer 82 der Gasturbine 74 ge­ leitet. Auch der in der Luftzerlegungsanlage 104 abgetrennte und mittels des Sauerstoffverdichters 108 auf Brennkammerdruck verdichtete Sauerstoff wird der Brennkammer 82 der Gasturbine 74 zugeführt. Außerdem wird über den von der Gasturbine 74 ange­ triebenen Kreislaufgasverdichter 78 Kreislaufgas - im wesentli­ chen CO2 - der Brennkammer 82 der Gasturbine zugeführt. Hier­ durch wird das die Gasturbine durchströmende Gasvolumen ver­ mehrt und gleichzeitig die Gasturbineneintrittstemperatur auf den für die Gasturbine maximal zulässigen Wert abgesenkt.
Die die Gasturbine unter Arbeitsleistung durchströmenden heißen Gase werden hinter der Gasturbine 74 als Kreislaufgas durch den Abhitzedampferzeuger 88 geleitet, wo sie ihre fühlbare Wärme an den Wasserdampfkreislauf des Dampfturbinenkraftwerksteils 84 ab­ geben. Restliche Wärme geben diese Kreislaufgase - sie enthal­ ten im wesentlichen nur Kohlendioxid, Wasserdampf und sehr we­ nig Sauerstoff - sodann im Kondensatvorwärmer 98 an das von der Kondensatpumpe 96 in den Speisewasserbehälter 100 beförderte Kondensat ab. Das weitgehend abgekühlte Kreislaufgas wird vom Kreislaufgasverdichter 78 in die Brennkammer 82 der Gasturbine gedrückt, um die Gaseintrittstemperatur der Gasturbine auf den für die Gasturbine maximal zulässigen Wert abzusenken. Über­ schüssiges Kreislaufgas wird über den in der hinter dem Kon­ densatvorwärmer abzweigenden Abzugsleitung eingebauten Gasver­ dichter 128 abgesaugt, durch den Kühler 126 gesaugt, wo es mit Kühlwasser soweit abgekühlt wird, daß die Restfeuchte auskon­ densiert. Sodann wird das so getrocknete, kalte, überschüssige Kreislaufgas vom Gasverdichter 128 in den Sauerstoff/Kohlen­ dioxidkühler 111 und in den Stickstoff/Kohlendioxidkühler 112 gedrückt, wo es von den kalten aus der Luftzerlegungsanlage 104 zuströmenden Gasen weiter abgekühlt wird, um sodann in die Koh­ lendioxideisanlage 130 einzuströmen. Dort wird das CO2 in an sich bekannter Weise in Kohlendioxideis mit einem spezifischen Gewicht größer als 1,1 umgewandelt. Der Transport der Kohlen­ dioxideisblöcke und ihre Versenkung in der Tiefsee 134 erfolgt in gleicher Weise wie das anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 beschrieben worden ist.
Bei diesem Gasturbinenkraftwerk 70 können abweichend vom Aus­ führungsbeispiel der Fig. 1 feste Brennstoffe verwendet werden. Hierfür eignen sich neben Kohle, Torf, Holz, Biomasse, Schwer­ öl oder auch Ölschiefer und Ölsand, wenn der Vergaser für solche Brennstoffe konzipiert ist. Infolge des Betriebs des Kohlever­ gasers 114 als auch der Brennkammer 82 der Gasturbine 74 mit reinem Sauerstoff werden auch keine Stickoxide erzeugt. Darüber hinaus wird ein Teil der in der Luftzerlegungsanlage 104 ver­ brauchten Energie wieder in dem der Kohlendioxideisanlage 130 vorgeschalteten Sauerstoff- 111 und Stickstoff/Kohlendioxidküh­ ler 112 dadurch zurückgewonnen, daß der Kohlendioxideisanlage stark vorgekühltes Kohlendioxid zugeführt und so deren Energie­ bedarf vermindert wird. Letztendlich entströmen diesem Gas- und Dampfturbinenkraftwerk nur Wasser und Kohlendioxideis, welches letzteres im Meer deponiert werden kann. Außerdem werden die in der Gaswaschanlage 116 ausgewaschenen Stoffe frei.
In einer weiteren in der Fig. 3 verdeutlichten Variante des Gas- und Dampfturbinenkraftwerks 70 ist zwischen der Gaswasch­ anlage 116 und der Brennkammer 82 der Gasturbine 74 noch eine Tieftemperaturgaszerlegungsanlage 142 eingebaut worden. Mit dieser Tieftemperaturgaszerlegungsanlage 142 wird das Reingas in Kohlenmonoxid, Wasserstoffgas und weitere Restgase aufge­ spalten. Dieses erlaubt es, das wertvolle Wasserstoffgas und die weiteren Restgase vom Kohlenmonoxidgas abzutrennen und er­ steres über die Wasserstoffleitung 144 als wertvollen Chemie­ rohstoff zu verkaufen. Der Brennkammer 82 der Gasturbine 74 wird in diesem Fall nur reines Kohlenmonoxid als Brennstoff zugeführt. Die Gasturbine wird daher nur noch mit Kohlendioxid betrieben. Im Kühler 126 hinter dem Speisewasservorwärmer 98 fällt somit kein Wasser mehr an. Das Gasvolumen, das durch die Gasturbine 74 strömt, ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 deutlich vermindert.
Schließlich läßt sich auch, wie anhand der Fig. 4 gezeigt wird, ganz auf die Dampfturbine verzichten. So ist das Kraftwerk der Fig. 4 mit jenem der Fig. 1 mit Ausnahme der weggelassenen Dampfturbinenanlage identisch. Der im Abhitzedampferzeuger 16 erzeugte Dampf wird zusätzlich zu den übrigen Gasen in die Brennkammer 12 der Gasturbine 4 eingespeist und vergrößert des­ sen Volumenstrom bei gleichzeitiger Begrenzung der Eintritts­ temperatur der Gasturbine auf den maximal zulässigen Wert. Der im Kühler 34 vermehrt auskondensierte Dampf wird über die Kon­ densatpumpe 31 über den Speisewasservorwärmer 32 in den Speise­ wasserbehälter befördert. Im übrigen arbeiten alle Bauelemente in derselben Weise zusammen wie anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 beschrieben wurde. Diese Variante ist in der Her­ stellung preiswerter. Sie läßt sich besonders vorteilhaft auch dann einsetzen, wenn, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3, Wasserstoffgas aus der Anlage ausgeschleust wird, weil so der Dampf die Füllung der Gasturbine wieder ausgleichen kann.

Claims (18)

1. Verfahren zur Minderung des Kohlendioxidgehalts der Abgase bei fossiler Verbrennung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die abgearbeiteten Abgase zur Auskon­ densation des Wasseranteils weiter abgekühlt und anschließend der Kohlendioxidanteil in Festeis umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbrennung zur Erzeugung stick­ stofffreier Abgase mit Sauerstoff erfolgt und die abgearbeiteten Abgase als Kreislaufgas zur Absenkung der Flammtemperatur in die Brennzone der fossilen Brennstoffe eingeleitet werden und nur der überschüssige Teil des Kreislaufgases abgezogen, und dessen Kohlendioxidanteil nach Auskondensation durch Ausfrieren in Koh­ lendioxideis umgewandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Kohlendioxidfesteis mit einer Dichte größer als 1,1 kg pro Liter erzeugt und in der Tiefsee versenkt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stick­ stoff und Sauerstoff der Luft mittels einer Luftzerlegungsan­ lage (40, 104) getrennt werden und diese Gase als Kühlmedium zur Vorkühlung des auszufrierenden Kohlendioxids herangezogen werden.
5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Verbrennungseinrich­ tung (12, 82) und mit Einrichtungen (4, 16, 32, 74, 88, 98) zur Abarbeitung der Verbrennungsgase, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Leitung (14, 86) für das Kreislaufgas in Strömungsrichtung hinter den Einrichtungen (4, 16, 32, 74, 88, 98) zur Abarbeitung und Wärmerückgewinnung eine Abzugsleitung (15, 85) für das überschüssige Kreislaufgas mit einer Kohlendioxideisanlage (36, 130) abzweigt und zwischen den Einrichtungen zur Abarbeitung und Wärmerückgewinnung und der Kohlendioxideisanlage eine weitere Wärmetauscheranlage (34, 126) zur zusätzlichen Abkühlung des Kreislaufgases und zur Auskonden­ sation von Wasser angeschlossen ist.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die weitere Wärmetauscheranlage (126) in der Abzugsleitung (85) eingebaut ist.
7. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die weitere Wärmetauscheranlage (34) in der Leitung (14) für das Kreislaufgas in Strömungsrichtung hinter den Einrichtungen zur Abarbeitung und Wärmerückgewinnung (4, 16, 32) und vor der Abzweigung der Abzugsleitung (15) einge­ baut ist.
8. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Gas- und Dampfturbinenkraftwerk (1, 70) mit einem an der Gas­ turbine (4, 74) angeschlossenen Abhitzedampferzeuger (16, 88) und einem dampfseitig am Abhitzedampferzeuger angeschlossenen Dampfkraftwerksteils (18, 84), dem Abhitzedampferzeuger gas­ seitig, das heißt an der Leitung (14, 86) für das Kreislaufgas, eine Wärmetauscheranlage (32, 98) zur Kondensatvorwärmung nach­ geschaltet sind und die Leitung (14, 86) für das Kreislaufgas über einen Gasverdichter (8, 78) wieder in die Brennkammer (12, 82) der Gasturbine (4, 74) zurückführt ist, wobei die Brennkam­ mer eingangsseitig an eine Sauerstoffleitung (42, 106) und eine Brennstoffleitung (50, 118) angeschlossen ist.
9. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenn­ kammer (12, 82) der Gasturbine (4, 74) eine Luftzerlegungsan­ lage (40, 104) vorgeschaltet ist, deren Produktleitungen (42, 46, 110, 106) an einer Wärmetauscheranlage (62, 63, 111, 112) in der Abzugsleitung (15, 85) vor der Kohlendioxideisanlage (36, 130) und deren Sauerstoffleitung (42, 106) im weiteren Verlauf an der Brennkammer der Gasturbine und/oder am Vergaser (114) angeschlossen sind.
10. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung für das Kreislaufgas (14, 86) ein von der Gasturbine (4, 74) angetriebener Kreislaufgasverdichter (8, 78) eingebaut ist.
11. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ab­ zugsleitung (15, 85) ein Gasverdichter (35, 128) eingebaut ist.
12. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenn­ kammer (82) der Gasturbine (74) ein Vergaser (114) für feste bzw. flüssige Brennstoffe vorgeschaltet ist.
13. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gas­ waschanlage (116) in der Rohgasleitung (122) zwischen Vergaser (114) und Brennkammer (82) der Gasturbine (74) zwischengeschal­ tet ist.
14. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vergaser (114) und der Gaswaschanlage (116) eine Wärme­ tauscheranlage (120) in der Rohgasleitung (122) eingebaut ist, die mit ihrem Zweitmedium an den Dampfturbinenkraftwerksteil (84) angeschlossen ist.
15. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verga­ ser (114) an der Sauerstoffleitung (115) der Luftzerlegungsan­ lage (104) angeschlossen ist.
16. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur sepa­ raten Abtrennung des Wasserstoffanteils des Reingases eine Tieftemperaturgaszerlegungsanlage (142) zwischen Gaswaschanla­ ge (116) und Brennkammer (82) der Gasturbine (74) eingebaut ist.
17. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenn­ kammer (82) der Gasturbine (74) nur an die das in der Tieftempe­ raturgaszerlegungsanlage (142) abgetrennte Kohlenmonoxid füh­ rende Reingasleitung (118) angeschlossen ist.
18. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ hitzedampferzeuger (16) und gegebenenfalls auch der Rohgas­ wärmetauscher bei gleichzeitigem Verzicht auf die Dampfturbi­ nenanlage dampfseitig direkt an die Brennkammer (12) der Gas­ turbine (4) angeschlossen sind.
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