SE510738C2 - Methods and apparatus for electricity generation on the basis of combustion of gaseous fuels - Google Patents

Methods and apparatus for electricity generation on the basis of combustion of gaseous fuels

Info

Publication number
SE510738C2
SE510738C2 SE9601898A SE9601898A SE510738C2 SE 510738 C2 SE510738 C2 SE 510738C2 SE 9601898 A SE9601898 A SE 9601898A SE 9601898 A SE9601898 A SE 9601898A SE 510738 C2 SE510738 C2 SE 510738C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
gas
turbine
gas turbine
steam generator
water
Prior art date
Application number
SE9601898A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9601898L (en
SE9601898D0 (en
Inventor
Per Collin
Original Assignee
Nonox Eng Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nonox Eng Ab filed Critical Nonox Eng Ab
Priority to SE9601898A priority Critical patent/SE510738C2/en
Publication of SE9601898D0 publication Critical patent/SE9601898D0/en
Priority to AU29852/97A priority patent/AU2985297A/en
Priority to PCT/SE1997/000820 priority patent/WO1997044574A1/en
Publication of SE9601898L publication Critical patent/SE9601898L/en
Publication of SE510738C2 publication Critical patent/SE510738C2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/22—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
    • F01K21/042—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas pure steam being expanded in a motor somewhere in the plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
    • F01K21/047—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas having at least one combustion gas turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/34—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Method for power generation through combustion of gaseous fuels in a thermal power generation cycle with a gas turbine as principal machine. Working medium in the gas turbine is the mixture of water vapor and carbon dioxide produced through combustion of the fuel gas with oxygen in the gas turbine's combustor, said combustor being supplied with, partly the flow of steam produced in a steam generator connected to the turbine's exhaust outlet and partly a part flow of the flue gas from said steam generator after compression under direct or indirect cooling in the gas turbine's compressor. The balance of flue gas from the steam generator is utilized for production of hot-water in a scrubber, said hot-water being utilized, partly as feed water to the steam generator, partly as cooling medium for direct cooling through atomization in the recirculated part flow of flue gas from the steam generator, partly for preheating of fuel gas and oxygen. The method, which can utilize all gaseous fuels, gives for instance with natural gas a high total efficiency power/fuel (55 %), whereby the only by-products are moist carbon dioxide with a low content of oxygen and water vapour useful for production of liquid carbon dioxide and hot-water, for instance useful for selective heating purposes.

Description

510 738 Avgasen från nämnd skrubber (fuktig koldioxid) kan på känt sätt överföras till flytande koldioxid, som kan deponeras enligt ovan. Kostnaden för koldioxidintångningen i samband med t blir mycket låg och uppvägs tillsanmans med kosmadentördeponexingenmeränvälavdenvinst, somdenhögeverkningsgraden sättet enligt uppfinningen medför. Sättet möjliggör således en kostnadseffektiv elgenmermgpåbasisavgasfmmigabränslmnamdigaeflerpmducmdegenom av kplhaltiga bränslen, exempelvis fossila bränslen.. Elgenereritig enfigt påverkmejbiostäænnegafiwsmmärlikanfiljövänfigoch dessutom energiefiektivare än elgenerering på basis av konventionell kombicykel och biobränslen. 510 738 The exhaust gas from the said scrubber (moist carbon dioxide) can be transferred in a known manner to fl surface carbon dioxide, which can be deposited as above. The cost of the carbon dioxide capture in connection with t will be very low and will be offset together with the cosmic agent deposition no more than a profit, which the high efficiency method according to the invention entails. The method thus enables a cost-effective elgenmermg on the basis ofgasfmmigabrænslmnamdigae fl erpmducmdegenom of kplhaltige fuels, for example fossil fuels .. Elgenereritig a påverk gt impactmebiostäænnega fi wsmmärlikan fi ljövän kombenlän åbikk av conventional komblänkärn åkel av conventional komblivar ängel avncivel iogl fi komb

För attytterligare belysa uppfirmirtgssättetbeskiivesdensarnmanännareiartslutningtill.In order to further elucidate the method, it is described that the other connection is to.

FIGI, som visar ett schema över ett utföringsexempel baserat på naturgas och en flygderiverad kommersiell med genomgående axel (GE/LM 6000) samt i anslutningtíllFIG2, somvisarenvatiantavdetiFlGl visadesättetbaseradpåen gastmbinavindxisuityp.FIGI, which shows a diagram of an exemplary embodiment based on natural gas and a well-derived commercial with a continuous shaft (GE / LM 6000) and in connection with FIG2, which shows the variant of the F1G1 was shown in the manner based on the gasmbina wind index type.

Sättet enligt FIGl arbetar på följande sätt: Naturgas (16) törvärmd (18) med varmvatten från varmvattenskrubbern (4), tillföres i önskat flöde gastwbinens (1) brännkarmnare (13) där ett till gasturbinen anpassat tryck (30 bar) upprätthåller). Syrgas (17) (OZ-halt lämpligen > 85%, företrädesvis > 92%), fi-atnställd på konventionellt sätt genom destillation av luft i en separat anläggning '(2) ochfóväxmd (18)pås_annna sätt somnaturgasen, tillíöres (l3)inågot överstökiometrziskt flöde i förhållande till flödet av naturgas. Till (13) föresävendetflödeavångasomproducensidenfiflgasnubinensfl)anslnma ånggeneratom (3) samtidigt med ett delföde av avgasen fiån ånggenetatorn efter kompression i gasturbinens koznpressofler) (1 1/12) under temperaturkontroll genom direkt eller indirekt kylning. För att undvika alltför höga lokala törbrännings- temperaturer blandas syrgasen lämpligen med gasen från högnyckskompressorn (12), vatvidflödenaavnamrgasochsyrgasavpassassåattfi-ånbrännkammaren utströmmande gas har till gasturbinen anpassad temperatur (1237°).The method according to FIG. 1 operates as follows: Natural gas (16) dry-heated (18) with hot water from the hot water scrubber (4), is supplied in the combustible gas chamber (13) of the desired gas turbine (1) where a pressure (30 bar) adapted to the gas turbine maintains). Oxygen (17) (OZ content suitably> 85%, preferably> 92%), fi- adjusted in a conventional manner by distillation of air in a separate plant '(2) and mixed (18) in other ways as the natural gas, is supplied (l3) in some overstöchiometric fl fate in relation to fl the fate of natural gas. To (13) the exhaust gas vapor production side n of the gas nubin fl) connect the steam generator (3) at the same time as a partial feed of the exhaust gas n from the steam generator after compression in the gas turbine compressor (s) (1 1/12) under temperature control by direct or indirect cooling. To avoid too high local dry-burning temperatures, the oxygen gas is suitably mixed with the gas from the high-pressure compressor (12), whereby the fl of the exhaust gas and the oxygen gas are adapted so that the gas flowing out of the combustion chamber has a temperature adapted to the gas turbine (1237 °).

Efter expansion i gasturbinens (1) hög- och lågnyckssteg (14/15) har avgasen från lågtryckswrbmen (14) något över atmostärsuyck och en temperatur på 4-40°. Gasen bfingas attströmma genom en ånggenemtor (3), varvid dess temperatur sänkes till 120° under generering av högtrycksånga med 400° temperatur och 30 bars tryck (alternativt 550° och 200 bar vid industrimrbm enligt FIGZ). Matarvattnet till ånggenetator (3) avgrenas fi-ån varmvattnet producerat i varnrvattenslcrubbem (4) och har en temperatur på 94°. Änggenerator (3) är av modnfir konstruktion med vänneömringyta av fentuber och med naturlig eller forcerad cirkulation dvs av samma typ som vanligen användes i samband med kombicykel med kondensångcykel.After expansion in the high and low pressure stages (14/15) of the gas turbine (1), the exhaust gas from the low pressure chamber (14) has a slightly above atmospheric pressure and a temperature of 4-40 °. The gas is forced to flow through a steam sensor (3), its temperature being lowered to 120 ° while generating high-pressure steam at 400 ° temperature and 30 bar pressure (alternatively 550 ° and 200 bar at industrial rooms according to FIGZ). The feed water to the steam generator (3) is branched off from the hot water produced in the hot water scrubber (4) and has a temperature of 94 °. Meadow generator (3) is of a modern construction with a friendly ring surface of fentubes and with natural or forced circulation, ie of the same type that is usually used in connection with a combined cycle with a condensate vapor cycle.

Avgasen fiån ånggeneratom (3), som består av vattenånga med 10,4% C02 och har 120° ternperatxn' delas i två flöden, varav det ena (54,3%) fóres efter uppfiskuiing utöver mättnadsgrärzsen (l5% fukt) till gasturbinens (1) lågtryckskompressors (11) sugsida. Kompressorema (11/12) höjer gas/ångblandmngens tryck till 30 bar och det trycksatta gasflödet tillföres gasturbinens brännkarnntare (13), eventuellt i blandning med det för förbränningen erforderliga syrgasflödet (17). 96-05-19 temperaturen 40° vid ingående 20°-igt eizkulationsvatten fiån värmesânkan (5).The exhaust gas from the steam generator (3), which consists of water vapor with 10,4% CO 2 and has 120 ° ternperatxn 'is divided into two fl fats, one of which (54,3%) is fed after rising beyond the saturation limit (15% moisture) to the gas turbine 1) suction side of the low pressure compressor (11). The compressors (11/12) increase the pressure of the gas / steam mixture to 30 bar and the pressurized gas fl is fed to the combustion core (13) of the gas turbine, possibly in mixture with the oxygen required for combustion (17). 96-05-19 the temperature is 40 ° at the incoming 20 ° effluent water from the heat sink (5).

Flödetavvaxmvattenfiånslcrubbern (4) filrerasiettkontollfilter (21) varefter det dehsiwådelflödenvuavdetenaavsäkflhemskälpassæareüawáonmermgsaggne' ' gat (22) och utnyttjas, dels som matas-vatten till ånggenerator (3), dels för av den del av avgasen ° ånggeneratozn, »som reeirkuleras till gastnrbinens (1) låg- tryckskompræsor (11). Resterande fiån skrubbem (4) utnyttjas fór törvämming (18) av gasbränsle och syrgas och ñr eventuell lokaluppväznnxing (6) varefter detfillföresväzmesâizkan (5).The flow of dewaxed water fi ånslcrubbern (4) rer lrerasiettkontol fi lter (21) after which it dehsiwådel fl ödenvuavdetenaavsäk fl hemskälpassæareüawáonmermgsaggne '' gat (22) and is used, partly as fed-water to the steam, part of the steam, - pressure compressors (11). The remainder of the scrubber (4) is used for dry heating (18) of gas fuel and oxygen and for any local de-icing (6), after which it is pre-heated (5).

Gasturbmens (1) kompressorer (11/12) har tryekförhållandena 12,5 och 1:12. För att minska överhettning av gas/ångblandningen vid kompressionen och därigenom minska c I lågtryckskompressom komprimeras vidare i gastnrbinens högtryckskompressor (12) till SObarsu-yck, blirhårvidtonoehfirmtenxperann-påßfvarefier gas/ångblandningen, eventuellt efier av hela eller del av det för tö- brännitxgen erforderliga syrgasflödet (17), fillfliresgasunbmens (13).The gas turbine (1) compressors (11/12) have a pressure ratio of 12.5 and 1:12. In order to reduce overheating of the gas / vapor mixture during compression and thereby reduce c In the low pressure compressor, the high pressure compressor (12) of the gas turbine is further compressed to SObarsuyck, the (17), fl ll fl iresgasunbmens (13).

För att åstadkomma en eifektiv ("atomiser.íng") av det 94°-iga vmmvattnet fiän slo-ubbem (4) vid av det reeiximflezade avgasfiödet fiån varmvattnet sker enklast genom att det pumpas genom en avpassad separat rörslixiga i ånggeneratom (3). ' 96-05-19 510 738 4 - Värmeinnehållet i varmvattnet fi-ån slnubbem (4) med 94° temperatur, som ej tillgodogiorts enligt ovan, utnyttjas mest ekonomisk! för 1o (6) och dylikt. Rehn-vattnet fi-ånlo (6), förvännningen (18) och resterande oumyttjatvmmvattenfiåx: slcrubbem (4) kyles i vännesänkan (5) till ca 20° eller lägre, isänkaavtyp æbetandemedexcmpelvishmßvauen, varefiervatmet recirkulerasfilltoppenavskrubbem (4). Överskottavcirkulations- vattemhänörandefiånnatlngasensväteinnehåll, avtappas(23)säattinventarietav dfioflafionsvaüeníözbfirkonstanLOmfiflgångfiflhavswfieneflermmatkylvaüen saknagkmkymingenavdmflafionsvatmetskeikyhmnvmáddockfórlustmav wnenfidbränslegasmedmycketlågtvätdmehåflkanbfisåfioraßfirskvafienmåste HG2visarmvmiamavufiöfingsexempletmfigtHGLsomärlänmEgförgasunbmu avindusnityp medavgastemperaturvanligen omkring600° därhögn-ycksåaiganfiån (3) tillfóres en motlrycksångturbin (7), som genererar effekt ned till cket genom att motnycksångan tillföras gastm-binens (1) bränn- kannnare (13). Mottrycksångtm-binens (7) axel kan vara ansluten till lågnycks- kompressor-ns (11) axel, gasturbinens (1) lågtryckstxn-bins (15) axel eller en separat generator. Specifika investeringskostnaden för denna variant blir vid stora industri- gastnirbiner xmgeiär densamma som för sättet enligt utlöxingsexentplet och total- verknirigsgraden likaså.In order to achieve an efficient ("atomizing") of the 94 ° hot water fi than slo-ubbem (4) at the of the reeixim fl ezade fi the fate fi of the hot water is most easily done by pumping it through a suitable separate tubular in the steam generator (3). '96-05-19 510 738 4 - The heat content of the hot water fi- from the snub (4) with 94 ° temperature, which is not used as above, is used most economically! for 10 (6) and the like. The Rehn water fi- ånlo (6), the preheating (18) and the remaining unused water fi ax: slcrubbem (4) is cooled in the friend sink (5) to approx. Överskottavcirkulations- vattemhänörande fi ånnatlngasensväteinnehåll, drained (23) säattinventarietav d f o f a f onsvaüeníözb fi rkonstanLOm fifl time fifl havsw fi ene al ermmatkylvaüen saknagkmkymingenavdm f a f onsvatmetskeikyhmnvmáddockfórlustmav wnen fi dbränslegasmedmycketlågtvätdmehå al sometimes gets access as access oraß fi rskva fi enmåste HG2visarmvmiamavu f O fl ngsexempletm fi gtHGLsomärlänmEgförgasunbmu avindusnityp medavgastemperaturvanligen omkring600 ° därhögn-ycksåaigan access from (3) is supplied to a motlrycksångturbin (7), which generates the power down to ket by motnycksångan supplied gastm-binens (1) burns kann filter ( 13). The shaft of the counterpressure steam motor (7) can be connected to the shaft of the low pressure compressor (11), the shaft of the gas turbine (1) low pressure shaft (15) or a separate generator. In the case of large industrial gas turbines, the specific investment cost for this variant will be the same as for the method according to the degree of excretion and the degree of total efficiency as well.

Gasunbirter av indusuityp arbetar vanligen vid lägre tryck och temperatur än flygdefiverade gasturbinenexempelvis 14 ba' och 1190°, men kan utföras med stöne eiïekt än de senare. Avgastempexamren är högre, exempelvis 590°, vilket innebär att varianten enligt FIG2 är íördelaküg emedan mottrycksmrbinen (7) då arbetar med vassare ångdata, exempelvis 200 bar och 550°.Indusu-type gas burners usually operate at lower pressures and temperatures than gas-fired gas turbines, for example 14 ba 'and 1190 °, but can be made with a grooming effect than the latter. The exhaust temps are higher, for example 590 °, which means that the variant according to FIG. 2 is ideal because the back pressure turbine (7) then works with sharper steam data, for example 200 bar and 550 °.

En gasturbins kompressorsteg respektive turbmsteg dimensioneras så att arbetsmediets strömningshastighet i de enskilda stegens såväl stator- som rotorsknvlar ligger nära ljudhasfigheteri, som kan beräknas av formeln a = (vP/pï/ß där a = ljuclhasfigheten vid betingelserna i aktuellt steg, P = lokala gastxycket, p = lokala gasdensiteten och i: = iseniropexponenten, som är beroende mediets molvikt enligt sambandet (ac -1)/ic = Ro/ Mwp där Ro = gaskonstanten, cp = mediets specifika vänne vid konstant tryck och M = mecliets molvikt. För utföringsexemplet gäller såltmda i första tnrbinstegets öppna area för respektive medium: _ coz/ånga mfi/fökgas a m/s 877 757 M kg/mol 20,7 28,3 i: 1,24 1,31 p kg/nß 4,82 6,86 cp kJ/kgPC 2, ll 1,24 r 1, 14 1,00 96-05-19 - 510 738 r = relativt energiflöde (relativ kapacitet) visar att gasturbinen skulle få 14% högre kapacitet med koldíoxid/ångblandningen förutsatt att dess mekaniska hållfastiiet- så tillåter. Närdetäflerflygdeiivexadgasnnbinärdettveksamtomsåärfalletvarför kapaciteten torde bli densamma i båda fallen.The compressor stage and turbine stage of a gas turbine, respectively, are dimensioned so that the flow rate of the working medium in the individual stator and rotor blades is close to the sound speed, which can be calculated by the formula a = (vP / pï / ß where a = light speed at the conditions in the current step , p = local gas density and i: = isenirope exponent, which is dependent on the molecular weight of the medium according to the relation (ac -1) / ic = Ro / Mwp where Ro = the gas constant, cp = the specific friend of the medium at constant pressure and M = the molecular weight of the medium. applies to sold in the open area of the first turbine stage for each medium: _ coz / steam m fi / fökgas am / s 877 757 M kg / mol 20.7 28.3 i: 1.24 1.31 p kg / nß 4.82 6, 86 cp kJ / kgPC 2, ll 1,24 r 1, 14 1,00 96-05-19 - 510 738 r = relative energy fl destiny (relative capacity) shows that the gas turbine would have 14% higher capacity with the carbon dioxide / steam mixture provided that its mechanical strength- so allows. why the capacity should be the same in both cases.

Stætwensänmfigtuppfinnmgmkmskegmomfilfiörsáfönnomavbränslegasfló) ochsyrgas(17), avfinfördelatvatteniställetförångalillgasnnbinens brännkammare (13), varvidvattenflödetawrpassas såatt förbränningsgasenfiån brännkammaren (13) tillgastirrbinens (1) högtiyckssteg (14) erhåller anpassad temperatur. Vatmettill bränn- kmnmarenfasasdäæftermccessivtmsanfidigtsomgasflödetfiänånggenemmm (3) och (11/12)byggerupp.Stætwensänm fi gtupp fi nnmgmkmskegmom fi l fi örsáfönnomavbränslegas fl ó) ochsyrgas (17), av fi nfördelatvatteniställetförångalillgasnnbinens brännkammare (13), wherein Vatmettill bränn- kmnmarenfasasdäæftermccessivtmsan fi digtsomgas fl ödet fi änånggenemmm (3) och (11/12) byggupp.

Den fuktiga koldiozdden (20), som lämnar skrubbetns (4) topp, kan med ñrdel anvandasrörfi-amsmmingpåwmsäuavmymdqkoldioxid, lämpligen eusäudär den flytande koldioxiden genom destination även befdas fi-ån inerter såsom restsyre mm. Koldioxid, såväl gasfoimig som flytande, kan transporteras i rör och har stor användning för ”flooding” av oljekällor. Koldixiden pumpas härvid ned i oljekällan där dendelvis lösersigi oljan ochgördennamerlättflytande. Härigenomkanytterligare stora ofiemängder utvinnas ur befintliga källor.The moist carbon dioxide (20), which leaves the top of the scrubber (4), can in part be used as a mixture of carbon dioxide, suitably as well as the fl-surface carbon dioxide by destination also inert as residual oxygen etc. Carbon dioxide, both gaseous and surface, can be transported in pipes and has great use for "ooding" of oil sources. The carbon dioxide is then pumped down into the oil source, where the oil is partly dissolved and made to have a lighter surface. In this way, additional large quantities are extracted from non-hazardous sources.

I utföringsexemplet enligt FIGI uppnås vid förbränning av naturgas med syrgas och uppfinningssättets kombination av apparatenheter inklusive separat syrgasverk en total- verkningsgrad el/bränsle på 55% varvid avgasen fiån vannvattenskrubbern (4) utgöres av fuktig koldioxidgas, som kan utnyttjas för framställning av (flytande) koldioxid medan varmvattenöverskottet fi-ån skrubbem (4) är användbart för bl a uppvämmings- ändamål. Sättets nettaverkningsgrad efter avdrag för elenergi-ñrbrulmingen för produktion i särskild anläggning av flytande koldioxid (ca 0,2 kWh/kg koldioxid) blir 50%. Sättet enligt uppfinningen medger med fördel användning förutom av naturgas, allarenagasformigabränslenerhållnagenomförgasningmed syrgas avkolhaltiga bränslen exempelvis fossila bränslensåsomkoloch oljanm ävenbiomassa.In the exemplary embodiment according to FIGI, the combustion of natural gas with oxygen and the combination of apparatus units including a separate oxygen plant achieves a total efficiency of electricity / fuel of 55%, the exhaust gas vann from the water scrubber (4) being moist carbon dioxide gas, which can be used to produce carbon dioxide while the excess hot water fi- from the scrubber (4) is useful for, among other things, heating purposes. The net efficiency of the method after deduction of the electrical energy roar for production in a special plant of liquid carbon dioxide (approx. 0.2 kWh / kg carbon dioxide) will be 50%. The method according to the invention advantageously allows the use in addition to natural gas, all-gas-shaped fuels maintained by gasification with oxygen-carbonated fuels, for example fossil fuels such as carbon and oil and biomass.

Flytande koldioxid kan deponeras i oceanemas djup, uttjänta olje- och gaskällor; akviferer mm. Deponering i kombination med sättet enligt uppfinningen möjliggör således elgenerering på basis av gasformiga finslen utan ökning av atmosfärens koldioxidhalt dvs sättet möjliggör elförsörjnirig på basis av fossila bränslen, som är lika miljövänlig men mer energiefiektiv än elgenereiing på basis av biobränslen.Liquid carbon dioxide can be deposited in the deep, depleted oil and gas sources of the oceans; aquifers etc. Landfilling in combination with the method according to the invention thus enables electricity generation on the basis of gaseous energy without increasing the carbon dioxide content of the atmosphere, ie the method enables electricity supply based on fossil fuels, which is just as environmentally friendly but more energy efficient than electricity generation based on biofuels.

Enväsenfligmiljöfördel vid elgenereiingenligt är dentotalafiånvaronav kväveoxider i avgasen, som tillföras atmosfiren. En ytterligare fördel är fi-ånvaron av demnfattanderenmgsanordrfingarförfiflgasnnbmeninsugenhifisomdetkon- ventionella kombisättet erfordrar. 96-05-19The one-way environmental benefit of electricity generation is the dentotal presence of nitrogen oxides in the exhaust gas, which is added to the atmosphere. An additional advantage is the presence of the exhaust gas recirculation device required by the conventional combination method. 96-05-19

Claims (9)

510 7318 P.ar1s. m' 9601898-1 PATENTKRAV510 7318 P.ar1s. m '9601898-1 PATENT REQUIREMENTS 1. Sätt att generera el på basis av förbmnning av gasformiga bränslen, kännetecknat av en termisk kraftgenereringscykel med gasturbin (1) som huvudmaskin kopplad till en elgenerator, varvid gasturbinens arbetsmedium utgöres av den gasblandning av vatten- ånga och koldioxid, som erhålles vid förbränningen i gasturbinens (1) brännkammare ( 13) av gasbränslet (16) med syrgas (17) i något överstökiometriskt flöde i förhållande till flödet av bränslet under samtidig tillförsel av det flöde av ånga, som produceras med anpassat tryck i en till gasturbinens (1) turbinavlopp ansluten ånggenerator (3) och under likaledes samtidig recirkulation till brännkammaren (13) av ett delflöde av avgasen från ånggeneratom (3) efter kompression i gasturbinens kompressor(er) (11/12) under temperaturkontroll genom direkt eller indirekt kylning, varvid tillförseln av gasbränsle (16) till brännkammaren (13) kontrolleras så att erhållen het gasblandning har till gasturbinen (1) anpassad inloppstemperartur.A method of generating electricity on the basis of combustion of gaseous fuels, characterized by a thermal power generation cycle with gas turbine (1) as main engine connected to an electricity generator, wherein the working medium of the gas turbine is the gas mixture of water vapor and carbon dioxide obtained during combustion in the combustion chamber (13) of the gas fuel (16) of the gas fuel (16) with oxygen (17) in slightly overstoichiometric fl fate relative to fl the fate of the fuel while simultaneously supplying the fl fate of steam produced with adapted pressure in a turbine drain to the gas turbine (1) connected steam generator (3) and during similar simultaneous recirculation to the combustion chamber (13) of a part fl of the exhaust gas from the steam generator (3) after compression in the gas turbine compressor (s) (11/12) under temperature control by direct or indirect cooling, whereby the supply of gas fuel (16) to the combustion chamber (13) is checked so that the hot gas mixture obtained has an inlet temperature adapted to the gas turbine (1). 2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att den till gasturbinens (l) gasavlopp anslutna ånggeneratorn (3) levererar ånga med det högsta möjliga tryck och den högsta möjliga temperatur, som avgastemperaturen från turbinen medger och att ångan tíllföres en mottrycksångturbin (7) med så avpassat mottryck, att mottrycksångan kan tillföras gasturbinens (1) brännkammare (13) och varvid mottrycksångturbinens (7) axel är ansluten till gasturbinens (1) axel eller en separat generator.Method according to claim 1, characterized in that the steam generator (3) connected to the gas drain of the gas turbine (1) supplies steam with the highest possible pressure and the highest possible temperature, which the exhaust temperature from the turbine allows and that the steam is fed to a back pressure steam turbine (7) with such a back pressure adapted that the back pressure steam can be supplied to the combustion chamber (13) of the gas turbine (1) and wherein the shaft of the back pressure steam turbine (7) is connected to the shaft of the gas turbine (1) or a separate generator. 3. -. Sätt enligt ett eller båda av kraven 1 - 2, kännetecknat av att för recirkulation ej utnyttjat delflöde av avgasen från ånggeneratorn (3) utnyttjas för produktion av varmvatten genom direkt kontakt med kallvatten i en skrubber (4) av känd typ, varvid ett delflöde av erhållet varmvatten utnyttjas, dels för nämnd temperaturkontroll i gasturbinens (1) kompressor(er) och dels som matarvatten till ånggeneratom (3).3. -. Method according to one or both of Claims 1 to 2, characterized in that part fl of the exhaust gas from the steam generator (3) not used for recirculation is used for the production of hot water by direct contact with cold water in a scrubber (4) of known type, a part fl of The hot water obtained is used, partly for the said temperature control in the gas turbine (1) compressor (s) and partly as feed water to the steam generator (3). 4. Sätt enligt krav 3, kännetecknat av att finfördelning av varmvatten, som utnyttjas för temperaturkontroll i gasturbinens (1) kompressor(er) genom uppfuktning av det delflöde av avgasen från ånggeneratom, som recirkuleras, åstadkommes genom upphettning under tryck av varmvatten från skrubbern (4) till > 130°C före tillförsel till spraydysor, atomiseringsdysor, av känd typ i insugningsrummet till gasturbinens (1) kompressor(er).Method according to claim 3, characterized in that distribution of hot water used for temperature control in the gas turbine (1) compressor (s) by wetting the part fl of the exhaust gas from the steam generator being recycled is effected by heating under pressure of hot water from the scrubber ( 4) to> 130 ° C before supply to spray nozzles, atomizing nozzles, of known type in the intake chamber of the gas turbine (1) compressor (s). 5. Sätt enligt krav 3, kännetecknat av att den del av varmvattnet från slcubbem (4), som ej utnyttjas för uppfuktning respektive matarvatten till ånggeneratom (3), utnyttjas, dels för förvärmning av bränslegas (15) respektive syrgäs (17) till gasturbinens (1) brännkarnmare (13), dels för andra ändamål såsom uppvärmning (6), varefter vattnet recirkuleras till slcmbbern (4) efter anpassad kylning i en värmesänka (5), som kan vara av typ kyltorn eller värmeväxlare med exempelvis havsvatten som kylmedium, varvid inventariet av cirkulerande vatten hålles konstant genom avblödning av överskottsvatten härrörande från gasbränslets väteinnehåll.Method according to Claim 3, characterized in that the part of the hot water from the sluice (4) which is not used for humidification or feed water to the steam generator (3) is used, partly for preheating fuel gas (15) and oxygen (17), respectively, to the gas turbine. (1) burner cores (13), partly for other purposes such as heating (6), after which the water is recirculated to the slmber (4) after adapted cooling in a heat sink (5), which may be of the cooling tower type or heat exchanger with, for example, seawater as cooling medium, wherein the inventory of circulating water is kept constant by bleeding excess water derived from the hydrogen content of the gas fuel. 6. Sätt enligt krav 3, kännetecknat av att hela varmvattenflödet från skrubbern (4) filtreras i ett kontrollñlter (21) och att den del av flödet, som distribueras som matar- vatten till ånggeneratorn (3) och för uppfuktning av del av avgasflödet från ånggenera- tom (3), avjoniseras i ett jonbytaraggregat (22). 510 738Method according to claim 3, characterized in that the entire hot water fl from the scrubber (4) is filtered in a control filter (21) and that the part of the fl which is distributed as feed water to the steam generator (3) and for wetting part of the exhaust fl from the steam generator (3), is deionized in an ion exchange unit (22). 510 738 7. Sätt enligt krav 3, kännetecknat av att från toppen av varmvattenskrubbern (4) avgående fuktig koldioxid utnyttjas för framställning av gasformig eller flytande' koldioxid pa kan: sån.Method according to Claim 3, characterized in that moist carbon dioxide emanating from the top of the hot water scrubber (4) is used for the production of gaseous or 'surface' carbon dioxide. 8. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att elgenereringen startas genom att gasturbi- nens (1) brânnkammare (13) förutom gasbrânsle (16) och syrgas (17) tillföres fintörde- lat vatten i så avpassat flöde, att till gasturbinens turbindel (14/15) levereras förbrän- ningsgas med anpassad temperatur och tryck, varvid vattnet successivt fasas ur och ersättes med kompiimerad avgas och ånga från ånggeneratom (4) då flödena från denna och gasturbinens (1) kompressor(er) (11/12) bygges upp.Method according to claim 1, characterized in that the electricity generation is started by supplying the combustion chamber (13) of the gas turbine (1) in addition to gas fuel (16) and oxygen gas (17) with dehydrated water in such a suitable manner that to the turbine part (14) of the gas turbine / 15) combustion gas is supplied with adapted temperature and pressure, whereby the water is gradually phased out and replaced with compressed exhaust gas and steam from the steam generator (4) as the den fates from this and the gas turbine (1) compressor (s) (11/12) are built up . 9. Anordning för elgenerering på basis av förbränning av gasformiga bränslen, kännetecknad av en gasturbin (1) av typ härledd från jetflygmotor eller av industrityp med genomgående eller delad axel, jettyp, inkluderande kompressor(er) (1 1/ 12), brännkammare (13) och turbin(er) (14/15), en enhet för framställning av syrgas (2) genom destillation av flytande luft på konventionellt sätt och ansluten till gasturbinens brännkammare, en ånggenerator (3) ansluten till gasturbinens (1) lågtrycksturbins (15) gasavlopp levererande ånga, eventuellt överhettad med anpassat högt tryck till gasturbi- nens brännkarnmare (13) eller till en mottrycksturbin (7) (fig. 2), en varmvattenskrub- ber (4), på gassidan ansluten till nämnda ånggenerators (3) gasavlopp respektive atmosñren, producerande varmvatten från del av avgasflödet från nämnda ånggenera- tor, ett kontrollfilter (21) för allt varmvatten från varmvattenslmlbbern (4) och ett avjoniseringsaggregat (22) för det delflöde av varmvatmet, som utnyttjas som matarvat- ten respektive uppfuktning, en värmesânlca (5) i form av värmeväxlare eller kyltom, som kyler cirkulerande vatten före dess återanvändning, samt en elgenerator (8) ansluten till gasturbinens (1) lågtrycksturbins eller lcrafttiirbins axel.Apparatus for generating gas on the basis of combustion of gaseous fuels, characterized by a gas turbine (1) of type derived from jet aircraft engine or of industrial type with continuous or split shaft, jet type, including compressor (s) (1 1/12), combustion chamber ( 13) and turbine (s) (14/15), a unit for producing oxygen gas (2) by distilling av surface air in a conventional manner and connected to the combustion chamber of the gas turbine, a steam generator (3) connected to the low pressure turbine (15) of the gas turbine (1) gas drain supplying steam, possibly overheated with adapted high pressure to the gas turbine's combustion chamber (13) or to a back pressure turbine (7) (fi g. 2), a hot water scrubber (4), on the gas side connected to said steam generator (3) gas drain the respective atmosphere, producing hot water from part of the exhaust gas flow from said steam generator, a control filter (21) for all hot water from the hot water slurry (4) and a deionization unit (22) for the part fl desert of the hot water used as feed water or dehumidification, a heat exchanger (5) in the form of a heat exchanger or coolant, which cools circulating water before its reuse, and an electric generator (8) connected to the shaft of the gas turbine (1) low-pressure turbine or electric turbine.
SE9601898A 1996-05-20 1996-05-20 Methods and apparatus for electricity generation on the basis of combustion of gaseous fuels SE510738C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9601898A SE510738C2 (en) 1996-05-20 1996-05-20 Methods and apparatus for electricity generation on the basis of combustion of gaseous fuels
AU29852/97A AU2985297A (en) 1996-05-20 1997-05-20 Method and plant for power generation in a gas turbine based on gaseous fuels in a cycle with the residual products carbon dioxide and water, respectively
PCT/SE1997/000820 WO1997044574A1 (en) 1996-05-20 1997-05-20 Method and plant for power generation in a gas turbine based on gaseous fuels in a cycle with the residual products carbon dioxide and water, respectively

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9601898A SE510738C2 (en) 1996-05-20 1996-05-20 Methods and apparatus for electricity generation on the basis of combustion of gaseous fuels

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9601898D0 SE9601898D0 (en) 1996-05-20
SE9601898L SE9601898L (en) 1997-11-21
SE510738C2 true SE510738C2 (en) 1999-06-21

Family

ID=20402613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9601898A SE510738C2 (en) 1996-05-20 1996-05-20 Methods and apparatus for electricity generation on the basis of combustion of gaseous fuels

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2985297A (en)
SE (1) SE510738C2 (en)
WO (1) WO1997044574A1 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1029167A1 (en) * 1997-10-28 2000-08-23 Rudi Beichel An advanced technology pollution free, highly efficient industrial power generation system
DE59811106D1 (en) * 1998-02-25 2004-05-06 Alstom Technology Ltd Baden Power plant and method for operating a power plant with a CO2 process
DE69931548T2 (en) 1998-04-07 2007-05-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. turbine plant
DE59810673D1 (en) * 1998-04-28 2004-03-04 Asea Brown Boveri Power plant with a CO2 process
CA2409700C (en) 2000-05-12 2010-02-09 Clean Energy Systems, Inc. Semi-closed brayton cycle gas turbine power systems
US6745573B2 (en) * 2001-03-23 2004-06-08 American Air Liquide, Inc. Integrated air separation and power generation process
DE10147000B4 (en) * 2001-09-25 2012-02-02 Alstom Technology Ltd. Method for operating a power plant
US6871502B2 (en) 2002-02-15 2005-03-29 America Air Liquide, Inc. Optimized power generation system comprising an oxygen-fired combustor integrated with an air separation unit
EP1527808A1 (en) * 2003-10-27 2005-05-04 GE Jenbacher GmbH & Co. OHG Apparatus and process for the conditioning of a gas mixture
MX2013002143A (en) 2010-09-07 2013-06-28 Yeda Res & Dev An energy generation system and method thereof.
US11118575B2 (en) 2017-03-23 2021-09-14 Yeda Research And Development Co. Ltd. Solar system for energy production

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4204401A (en) * 1976-07-19 1980-05-27 The Hydragon Corporation Turbine engine with exhaust gas recirculation
FI75401C (en) * 1986-11-07 1988-06-09 Ahlstroem Oy Process for heat recovery in connection with a gas turbine process.
JPH0650068B2 (en) * 1988-12-09 1994-06-29 株式会社日立製作所 How to start a gas turbine
US5271216A (en) * 1990-06-19 1993-12-21 Asea Brown Boveri Ltd. Method for increasing the compressor-related pressure drop of the gas turbine of a power plant
DE4407619C1 (en) * 1994-03-08 1995-06-08 Entec Recycling Und Industriea Fossil fuel power station process

Also Published As

Publication number Publication date
AU2985297A (en) 1997-12-09
WO1997044574A1 (en) 1997-11-27
SE9601898L (en) 1997-11-21
SE9601898D0 (en) 1996-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1097151C (en) Gas turbine power generation equipment and air humidifying apparatus
US10830107B2 (en) Natural gas combined power generation process with zero carbon emission
US7490472B2 (en) Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustor arrangement with separate flows
US7096659B1 (en) Gas turbine electric power generation equipment and air humidifier
US6578354B2 (en) Gas turbine electric power generation equipment and air humidifier
US20100154381A1 (en) Combined brayton - rankine cycle
JPH11324710A (en) Gas turbine power plant
WO1999006674A1 (en) Environment friendly high efficiency power generation method based on gaseous fuels and a combined cycle with a nitrogen free gas turbine and a conventional steam turbine
EA026404B1 (en) Integrated system and method of generating power
US10753600B2 (en) Turbine system and method
SE510738C2 (en) Methods and apparatus for electricity generation on the basis of combustion of gaseous fuels
WO2020176296A2 (en) Method and apparatus for net-zero-water power plant cooling and heat recovery
Taimoor et al. Humidified exhaust recirculation for efficient combined cycle gas turbines
RU2723264C1 (en) Installation for generation of heat and mechanical energy and method of its regulation
CN1237261C (en) Gas turbine generator and air humidifier
CN109578098A (en) The Natural Gas Co-generation electrification technique of zero carbon emission
CN109681325A (en) Natural gas-supercritical CO of zero carbon emission2Combined cycle generating process
RU2229030C2 (en) Method to increase efficiency of gas-turbine plant
JPH11270347A (en) Gas turbine combined generating set using lng
US6968700B2 (en) Power systems
JP2007247656A (en) Gas turbine power generation facility and air humidifier
CN109630269A (en) The natural gas-steam combined cycle clean power technique of zero carbon emission
Bamatov et al. Individual components for combined heat and power distillation to produce electricity
RU2238415C2 (en) Combined-cycle plant
RU2027867C1 (en) Geothermal power plant