NO854847L - Fremgangsmaate for forkoksing med luftuttak og dampinnsproeyting samt anlegg for gjennomfoering av fremgangsmaaten. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår anordninger for ener-giomforming og især et kombinert turbinsystem for gass og damp, integrert i et kullforgassingsanlegg.

Gassturbiner benyttes ofte eksempelvis for fremstilling av elektrisitet, for å ha fordel å deres evne til hurtig oppstarting og stans. Eksempelvis kan en gassturbin bringes fra inaktiv stilling til full drift og fra full drift til stans iløpet av noen minutter. Den enkelhet forbundet med denne evne til hurtig oppstarting og stans står i kontrast til den relativt langsomme og kompliserte oppstarting og stans av store dampbaserte turbiner som mer økonomisk holdes i drift over lengre perioder, eksempelvis over år. Selvom de er fleksible med hensyn til deres evne til oppstarting og stans, lider gassturbiner under dårlig termodynamisk effektivitet på grunn av den relativt store del av den varme som utvikles ved forbrenningen av brennstoffet vil føres ubenyttet ut med avgassene.- En temperatur på eksempelvis 554°C er vanlig for en gassturbin under nor-mal drift. Under normale betingelser har en gassturbingene-rator en termodynamisk effektivitet på omkring 31%. Derimot ligger den termodynamiske effektivitet for et dampbasert turbinkraftanlegg i størrelsesordenen 38%. Denne effektivi-tetsdifferanse antyder at en gassturbin som benyttes for produksjon av elektrisitet i et elektrisk kraftnett generelt bør benyttes over relativt korte tidsperioder, prinsippielt som et element for produksjon av relativt kostbare spisser og startes kun opp når bas isanlegget er ute av stand til å motstå systemets energiforbruk og stanses så snart energi-spissen er passert.

Kombinerte syklussysterner omfatter anordninger for gjenvinning av den tilgjengelige varme i gassturbinens avgasser for ytterligere bruk. Et kombinert syklussystem benytter en varmegjenvinningsdampgenerator som benytter gassturbinens avgassvarme for fremstilling av damp som således er tilgjengelig for bruk ved en prosess eksempelvis en dampturbin. Et kombinert syklussystem som benytter en varmegjen-vinnende dampgenerator har en høytrykksdampturbin med en etterfølgende dampturbin med middels trykk og er i stand til å oppnå en termodynamisk effektivitet på omkring 46%.

Gassturbiner krever et rent brennstoff, eksempelvis hydrokarboner som flytende gass. Både væskeformede og gassformede hydrokarboner forventes å bli sjeldnere og kost- v barere. En stor mengde kull er tilgjengelig, men på grunn av at det foreligger uforbrent karbon, aske og andre forurensninger ved direkte bruk, er kull utilfredsstillende for direkte bruk i en gassturbin. Forgassing av kull kan benyttes for å omforme en vesentlig del av hydrokarbonen i kull til et gassformet brennstoff med lav eller middels energi, egnet for bruk i en gassturbin. En foretrukken for-gassingsprosess for kull omfatter et oksygenanlegg for å fremstille ren oksygen. Bruken av oksygen istedenfor luft i forgassingsanlegget for kull, unngår nitrogeninnhold i den forkullede gass. Slik nitrogeninnhold ville ikke bare redusere gassens varmeverdi, men kan også bidra til utvik-ling av NOx emisjon. Etter rensing for fjerne partikkel-formede og kjemiske forurensninger, (især svovel), kan kull-gassen forbrennes i gassturbinen.

Et anlegg for forgassing av kull kan integreres med et kombinert syklussystem for å fremstille et integrert anlegg hvor den forbrenningsgass som fremstilles ved forgas-singen av kullet i anlegget, mates direkte til det kombiner-

te syklussystem for umiddelbar bruk, eller lagres for senere bruk. Umiddelbar bruk medfører fordelen av spesielle kilder for termodynamisk effekt, eksempelvis for bruken av noe av tapsvarmeenergien ved forgassingsprosessen for i det minste delvis å formvarme den forbrenningsgass som mates inn i gassturbinen.

Det vil være klart for fagfolk at økningen av den termodynamiske effekt som oppnås ved et kombinert syklussystem vil måtte oppnås ved hjelp av økede investeringskostnader. Vesentlige elementer ved kostnadene i et kombinert syklussystem er kondensatoren og et kjøletårn som vanligvis kreves for kondensering av den forbrukte damp fra dampturbinen. Selvom det kan benyttes en ikke-kondenserende dampsy-klus er en slik syklus generelt sett relativt ueffektiv da den krever utlufting av vesentlig del av den forbrukte damp fra dampturbinen for å kunne muliggjøre resyklering av det gjenværende vann i den forbrukte damp. Utlufting av damp sløser bort en vesentlig mengde ubenyttet varme som kan medføre en vesentlig reduksjon i den termodynamiske effektivitet.

Følgelig er det et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe et integrert gassanlegg og kombinert syklussystem som overvinner ulempene ved anleggene ifølge kjent teknikk.

Det er videre et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe et integrert system hvor et ikke-kondenserende dampsystem benyttes til å innføre en del av den forbrukte damp fra en høytrykksdampturbin til en turbindel i en gassturbin. Den totale mengdestrøm gjennom turbindelen av gassturbinen justeres til en konstruksjonsverdi ved utskillelse av en del av den komprimerte luft fra et mellomliggende trinn i kompressordelen i gassturbinen. Dette tillater bruk av en standard gassturbinkonstruksjon som ikke krever omkonstruering, for å motta en større mengdestrøm i turbindelen. Dampen som tilfører høytrykksdampturbinen og mates til gassturbinen foreligger ved et trykk som tilsvarer trykket i den damp som mates til konvensjonelle turbiner med middels trykk. Den energi som foreligger i dampen med middels trykk oppfanges ved ekspansjon i gassturbinen og tillater derfor å utelate en turbin med middels trykk.

Det er et ytterligere mål ved oppfinnelsen å frembringe et integret gassanlegg og et kombinert syklussystem som eliminerer behovet for en kondensator og et kjøletårn.

Videre er det det mål for oppfinnelsen å frembringe et integrert gassanlegg og kombinert syklussystem som har en forhøyet effektivitet ved redusert investeringskostnad, især ved kraftanlegg i størrelsesordenen fra omkring 50 til omkring 100 MW elektrisk uttak.

Det er et ytterligere mål ved oppfinnelsen ved å frembringe et intergrert gassanlegg og kombinert syklussystem som benytter en endels dampturbin som overfører den forbrukte damp til brennkammeret i en gassturbin.

Et ytterligere mål ved oppfinnelsen er å frembringe et integrert gassanlegg og kombinert syklussystem som utluf-ter damp med middels trykk fra en enkelttrinns dampturbin til et forbrenningskammer i en gassturbin. Den innførte damp reduserer NOx emisjonen i gassturbinen og ekspanderer i turbindelen i gassturbinen for å frembringe ytterligere uttaksenergi. Den gjenværende varme i dampblandingen, samt forbrenningsprodukter og uttaksluft ut fra gassturbinen, gjenvinnes i en varmegjenvinnings dampgenerator.

Det er et ytterligere mål ved oppfinnelsen å frembringe et integrert gassanlegg og kombinert syklussystem hvor komprimert luft for et oksygenanlegg frembringes ved utskillelse av luft ved et mellomliggende trinn i gassturbinens luftkompressor mens den reduserte mengdestrøm kompen-seres hensiktsmessig ved reduksjonen i den komprimerte luft som passerer til gassturbinens turbindel ved innføring i turbindelen av en del av den damp som utvikles i det kombinerte syklussystems dampgeneratordel for varmegjenvinning.

I korthet frembringer den foreliggende oppfinnelse et integrert forgassingsanlegg for kull og et kombinert syklussystem hvor tilførselen av komprimert luft som utskil-les ved et mellomliggende trykk fra en luftkompressordel i en gassturbin, tilfredsstiller de behov for komprimert luft som foreligger i et oksygenanlegg i forbindelse med forgassingsanlegget for kull. Gassuttaket med høy temperatur fra turbindelen i gassturbinen benyttes til å frembringe damp i en varmegjenvinningsdampgenerator. Dampen driver en dampturbin for å gi ytterligere mekanisk uttaksenergi. For å kompensere den komprimerte luft som mates inn i oksygenanlegget, tilføres den forbrukte damp fra dampturbinen til den komprimerte luft og brennstoffet i gassturbinens forbrenningsdel. Den uforbrukte energi i dampen som mates inn i forbrenningskammeret gjenvinnes ved ekspansjon i gassturbinens turbindel og ved absorpsjon i varmegjenvinningsdampegeneratoren. Frigjøringen av damp gjennom gassturbinen og andre omtalte teknikker, tillater bruken av et ikke kondenserende system og muliggjør eliminasjon av investeringskostnader for en kondensator og et kjøletårn som det ellers ville ha vært behov for. I tillegg eliminerer den direkte innføring av kombinert luft til oksygenanlegget, invester-ings- og driftskostnader for den separate kompressor og elektriske motor som normalt kreves for å frembringe slik komprimert luft.

I henhold til en utførelse av oppfinnelsen frembringes et integrert, kombinert syklussystem omfattende et for-gass ingsanlegg for kull for tilførsel av et gassformet brennstoff, en gassturbin av en type som omfatter en luftkompressor, et brennkammer og en turbin, hvor luftkompressoren er av en type som effektivt kan produsere en første tilførs-el av komprimert luft, anordninger for å forbinde tilførsel-en av gassformet brennstoff fra forgassingsanlegget til brennkammeret, et oksygenanlegg for fremstilling av oksygen-tilførsel for bruk i forgassingsanlegget, idet oksygenanlegget er av en type som krever en andre tilførsel av komprimert luft, anordninger for å avlede en del av den første tilførsel med komprimert luft lik den andre tilførsel av komprimert luft og for å forbinde denne del med oksygenanlegget, anordninger for å tilføre en gjenværende rest av den første tilførsel av komprimert luft til forbrenningskammeret i hvilket det gassformede brennstoff forbrennes sammen med resten av den første tilførsel med komprimert luft, en varmegjenvinningsdampgenerator som mottar et gassuttak fra turbinen-og som frembringer en damptilførsel, anordninger for å benytte i det minste en del av dampen for ekspansjon i turbinen og hvor denne del har en massestrøm som er tilstrekkelig til i det vesentlige å kompensere den før-ste tilførsel av komprimert luft som avledes fra luftkompressoren, idet en total massestrøm gjennom turbinen er i det vesentlige lik en total massestrøm for den første tilførsel av komprimert luft.

De ovenfor anførte og andre mål, trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterføl-gende beskrivelse i sammenheng med tegningen hvor samme elementer er betegnet med samme henvisnings tall, og hvor fig. 1 forenklet viser et blokkdiagram av et integrert gassanlegg og et kombinert syklussystem ifølge kjent teknikk, og fig. 2 viser en forenklet blokkdiagram av et integrert gassanlegg og kombinert syklussystem ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot et system med forbedret økonomi for produksjon av mekanisk uttaksef-fekt. Det mekaniske uttak i systemet som her beskrives, kan benyttes for å drive enhver egnet prosess eller for simultant å drive flere ulike prosesser med ulike mekaniske uttakseffekter. Dersom uttakene benyttes for ulike prosesser vil systemets mekaniske uttak danne summen av de separate mekaniske uttak. Dersom systemet benyttes for å drive en elektrisk generator kan gassturbinens og dampturbinens uttaksaksler være koplet konsentrisk til generatorakselen for å frembringe ett enkelt elektrisk uttak. Reduksjonen i den totale effektivitet som foreligger ved omformingen fra mekanisk til elektrisk effekt, er ikke del av den foreliggende oppfinnelse. Ved en alternativ utførelse kan gassturbinens mekaniske uttak benyttes til å drive en prosess, eksempelvis en elektrisk generator og dampturbinens mekaniske uttak kan benyttes til å drive et annet utstyr, eksempelvis en andre separat elektrisk generator. Fig. 1 viser et integrert, kombinert syklussystem 10 i henhold til kjent teknikk. En gassturbin 12 mottar gassformet brennstoff via en ledning 14, fra et forgassingsanlegg 16 for kull. Forgassingsanlegget 16 mottar kullslam via en ledning 18. Et konvensjonelt oksygenanlegg 20 mottar en tilførsel med komprimert luft fra en luf tkompressor 22 som drives av en elektrisk motor 24 og avleverer en tilførsel med i det vesentlige ren oksygen via en ledning 26 til forgassingsanlegget 16 for kull. Det gassformede brennstoff som fremstilles av f orgassingsanlegget 16 kan være en kullgass med lavt varmeinnhold eller den kullgass som produseres i forgassingsanlegget 16 kan reageres ytterligere ved hjelp av kjente teknikker, eksempelvis Frischer Tropsch prosessen, for å frembringe en høyenergiforbrenningsgass, eksempelvis metan. Dersom det integrerte, kombinerte syklussystem 10 benyttes for å fremstille elektrisitet, kan en del av den fremstilte elektrisitet benyttes til å drive den elektriske motor 24. Ellers må elektrisiteten for å drive den elektriske motor 24 kjøpes. Den mengde elektrisk kraft som forbrukes av den elektriske motor 24 er omtrent 8 MW for et integrert kombinert syklussystem 10 med en liten størrelse, og representer-er således et vesentlige økonomisk inngrep med hensyn til redusert kraftuttak, dersom det integrerte kombinerte syklussystem 10 benyttes for å fremstille elektrisk kraft, eller økte kraftkostnader dersom denne kraft må kjøpes inn.

Det antas her at forgassingsanlegget 16 og oksygenanlegget 20 er av konvensjonell type og at de mange prosesser og det utstyr som her foreligger er så kjent for fagfolk at ytterligere beskrivelse ikke vil bidra vesentlig for forståelsen. Ytterligere beskrivelse av forgassingsanlegget 16 og oksygenanlegget 20 gjøres derfor ikke.

Gassturbinen 12 omfatter en luftkompressor '28 som mater komprimert luft ved omtrent 1,03 MPa (150 psig), til et brennkammer 30. Brenngassen i ledningen 14 forbrennes med komprimert luft i brennkammeret 30 for å frembringe en hurtig strømning av en høytemperaturblanding med forbrenningsprodukter og avgassluft, som mates til en turbin 32. Turbinen 32 omfatter skovler eller blader (ikke vist) som gassblandingen treffer for med kraft å dreie en uttaksaksel 34 som kan forbindes med en hvilken som helst hensiktsmessig belastning (ikke vist). En felles aksel 36 overfører en del av den energi som produseres av turbinen 32 til luftkompressoren 28 for å rotere denne.

En avgasskanal 38 fra turbinen 32 leder en strøm med avgassprodukter til en konvensjonell varmegjenvinningsdampgenerator 40. Avgassproduktene i avgasskanalen 38 har en temperatur på omtrent 554°C og inneholder derfor en vesentlige varmeenergimengde som det er varmegjenvinningsdamp-generatorens 40 oppgave å oppfange for ytterligere bruk. Varmegjenvinningsdampgeneratoren 40 inneholder konvensjonelt en høytrykksdampgenerator og en overoppvarmer (ikke vist) for å frembringe en damptilførsel som er overoppvarmet til omtrent 510°C for bruk i en høytrykkdampturbin 42. Dampeks-pansjonen i høytrykksdampgeneratoren 32 bidrar til å rotere en uttaksaksel 44 som kan tilkoples en belastning (ikke vist). Den damp som kommer ut av høytrykksdampturbinen 42 har en temperatur på omtrent 330°C og et trykk på omtrent 1,4 MPa og inneholder således fremdeles en vesentlig varmeenergimengde som kan utnyttes ytterligere.

Varmegjenvinningsdampgeneratoren 40 kan inneholde en konvensjonell forvarmer (ikke vist) som mottar den forbrukte damp fra høytrykksdampturbinen 42 via en ledning 46, tilføre varme til den og avleverer forvarmet damp via en ledning 48 til en turbin 50 med middels trykk. Dampeks-pansjonen i turbinen 50 med middels trykk roterer en uttaksaksel 52 som kan forbindes med en belastning (ikke vist). Den forbrukte damp fra turbinen 50 med middels trykk, føres via en ledning 54 til en kondensator 56 hvor den kondenseres til vann for retur via en returledning 58 til varmegjenvinningsdampgeneratoren 40. Et konvensjonelt kjøretårn 60 kan benyttes for å kondensere den forbrukte damp ved inntaket til kondensatoren 56. Oppfyllings matevann tilføres varmegjenvinningsdampgeneratoren 40 via en ledning 62 for oppfyl-lingsvann. Etter å ha avgitt i det vesentlige hele sin varme forlater gassen og dampen varmegjenvinningsdampgeneratoren 40 via en avgassledning 64 ved en temperatur på omtrent 138°C på sin vei til en avgass-søyle (ikke vist).

I tillegg til de ovenfor anførte elementer kan var-meg j envinningsdampgeneratoren 40 inneholde egnede energi-økonomiserende anordninger og ytterligere fordampere (ikke vist) som ikke angår den foreliggende oppfinnelse.

Selvom uttaksakslene 34, 44, 52 er vist separat, kan disse være forbundet konsentrisk til hverandre for samtidig å drive en enkelt belastning, eksempelvis en elektrisk generator (ikke vist).

Fig. 2 viser et integrert kombinert syklussystem 66 i henhold til en utførelse av oppfinnelsen hvor elementer som tilsvarer elementer vist på fig. 1, har samme henvis-ningstall. Noe modifiserte elementer har samme henvisnings-tall med anførselstegn.

Luftkompressoren 28' i gassturbinen 12' omfatter en utskillingsledning 68 som utskiller tilstrekkelig mengde komprimert luft ved et middels trykk på omtrent 0,56 MPa, for å tilfredsstille hele oksygenanleggets 20 behov for trykkluft. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen ut-trekkes omtrent 20% av luftkompressorens 28' totale luftka-pasitet gjennom ledningen 68. Når oksygenanleggets 20 totale behov for komprimert luft er tilfredsstillet, kan luftkompressoren 22 og den elektriske motor 24 i det kjente anlegg på fig. 1, utelates. Utelatelse av disse elementer eliminerer deres innebyggede energi-ineffektivitet samtidig.

Det er naturligvis økonomisk og ønskelig å være i stand til å benytte konvensjonelt utstyr uten vesentlig omkonstruksjon. Konvensjonelle gassturbiner er konstruert som en enhet hvor massestrømmen med luft og brennstoff i luftkompressoren 28' og 30' stemmer overens med massestrøm-men som kreves for effektiv drift av turbinen 32. Ved utfør-elsen av oppfinnelsen vist på fig. 2, er imidlertid masse-strømmen med komprimert luft inn til forbrenningskammeret 30' redusert med 20% som avskilles for å mate oksygenanlegget 20. Denne reduserte massestrøm med komprimert luft er således utilstrekkelig til å tilfredsstille turbinens 32 krav på massestrøm dersom det benyttes en konvensjonell gassturbin 12'. Kompensasjon for den reduserte luftstrøm oppnås av en dampinnføringsledning 70 som mater forbrukt damp fra høytrykksdampturbinen 42 inn i forbrenningskammeret 30'. Denne forbrukte damp foreligger ved et trykk på omtrent 1,4 MPa og en temperatur på omtrent 330°C og inneholder således fremdeles en vesentlig mengde varmeenergi. I tillegg til å rette opp den manglede komprimerte luft som er ledet bort, gir dampen som føres inn i forbrenningskammeret 30' andre ønskede effekter. Især ekspanderer dampen i turbinen 32 for å gjenvinne en del av sin varmeenergi. Den ekspanderte damp kommer ut av turbinen 32 via kanalen 38 for avgass-en, med samme relativt høye temperatur som resten av turbinens 32 avgasser. Denne restenergi gjenvinnes i det vesentlige i varmegjenvinningsdampgeneratoren 40' uten behov for en turbin 50 (fig. 1) for middels trykk. For ytterligere å øke massestrømmen gjennom turbinen 32 og å gjenvinne varmeenergien i den forbrukte damp fra høytrykksdampturbinen 42, reduserer også innføringen av damp i forbrenningskammeret 30' flammetemperaturen i forbrenningskammeret 30' og reduserer dermed utviklingen av NOx forurensninger.

Det viser seg tilfeldigvis at den forbrukte damps massestrøm ut fra høytrykksdampturbinen 42 er tilnærmet lik den mengde som kreves for å kompensere for massestrømmen med komprimert luft som avledes via ledningen 68 til oksygenanlegget 20, under hensyntagen til forskjellen i masse pr volumenhet luft og damp. Under driftsbetingelser kan det være nødvendig eller ønskelig å øke dampen fra høytrykk-sdampturbinen 42. Dette gjennomføres ved å etablere en damp- ledning 42 for middels trykk, fra en konvensjonell fordamper (ikke vist) for middels trykk, i varmegjenvinningsdampgeneratoren 40'. Damp i dampledningen 42 for middels trykk til-føres dampen i dampinnføringsledningen 70 ved strømningen til forbrenningskammeret 30'.

En varmeveksler 74 for brenngass kan eventuelt an-ordnes i ledningen 14' for forvarming av brenngassen fra forgassingsanlegget 16, til eksempelvis 270°C, før den forbrennes i brennkammeret 30'. Ved å redusere varmemengden som må tilføres brenngassen før og under forbrenningen, bidrar en slik forvarming til gassturbinens 12' termodynamiske effektivitet. Varmen for brenngassvarmeveksleren 74 oppnås fra mettet høytrykksdamp, eller en blanding av vann og mettet damp, ved en temperatur på omtrent 315°C og et trykk på omtrent 11 MPa og overføres via en ledning 76 fra en konvensjonell høytrykks fordamper (ikke vist) i varmegjenvinningsdampgeneratoren 40'. Ved avgivelse av sin varme til brenngassen i brenngassvarmeveksleren 74, omformes i det vesentlige all damp til vann ved omtrent atmosfærisk trykk og en temperatur på omtrent 137°C. Vannet fra brenngassvarmeveksleren 74 mates via en ledning 78 til en utluft-er 80.

Forgassingsanlegget 16 er tradisjonelt av en type som fremstiller en mengde lavtrykksprosessdamp. I det minste en del av denne prosessdamp kan tilføres avgasseren 80 via en ledning 82. Dersom det er tilgjengelig overskytende prosessdamp fra forgassingsanlegget 16, kan denne hensiktsmessig overføres via en ledning 84 til en ytre forbruksprosess (ikke vist) som ikke er del av foreliggende oppfinnelse.

En tilførsel av erstatnings matevann foregår til avgasseren 80 via en ledning 86 for erstatningsvann. En matevannpumpe 88 returnerer det avgassede matevann fra avgasseren 80 til varmegjenvinningsdampegeneratoren 40'.

Som et resultat av at dampen som frigjøres fra høy-trykksdampturbinen 42 til atmosfæren ved ekspansjon i turbinen 32 og ved kjølingen av høytrykksdampen i brenngassvarmeveksleren 74, muliggjøres drift av det integrerte kombinerte syklussystem 66 uten bruk av en kondensator eller et kjøletårn 60 (fig. 1). Da i tillegg varmeenergien i damp en med middels trykk ut fra høytrykksdampturbinen 42, oppfanges ved ekspansjon i turbinen 32 og absorpsjon i varmegjenvinningsdampgeneratoren 40', elimineres behovet for en turbin 50 (fig. 1) med middels trykk. Fagfolk vil umid-delbart forstå den store reduksjon i investeringskostnader som kan oppnås ved å eliminere turbinen med middels trykk, kondensatoren 56 og kjøletårnet 60. I tillegg øker elimina-sjonen av turbinen 50 med middels trykk og erstatningen av den mer effektive ekspansjonsprosess i turbinen 32 med etterfølgende tilleggsvarmegjenvinning i varmegjenvinningsdampgeneratoren 40', effektiviteten av det integrerte kombinerte syklussystem 66 på fig. 2 i forhold til det integrerte syklussystem 10 på fig. 1. I overensstemmelse med det van-lige konstruksjonsprinsipp at en stor enhet er mer effektiv enn en mindre enhet, er det hensiktsmessig å anta at luftkompressorens 28' effektivitet er større enn luftkompressorens 22 (fig. 1) effektivitet, hvis behov elimineres ved den foreliggende oppfinnelse. Ved i tillegg å eliminere den elektriske motor 24 (fig. 1) og direkte å produsere komprimert luft i steden for først å produsere eller kjøpe elektrisk kraft, og deretter forbruke elektrisiteten i den elektriske motor 24, idet begge prosesser har langt under 100% effektivitet, gjennomføres to av de mellomliggende ineffektiviteter ved tretrinnsprosessen for fremstilling av elektrisitet, nemlig fremstillingen av elektrisiteten og forbruket av den og den resterende prosess ved luftkom-presjonen gjennomføres i en innretning som vil være mer effektiv enn luftkompresjonsanordningen som benyttes ved kjent teknikk.

Slik det er velkjent for fagfolk er er temperaturen for avgassproduktene som kommer inn i varmegjenvinningsdampgeneratoren 40, mindre enn ønskelig sett fra et synspunkt for å oppfange den maksimalt mulige mengde varmeenergi fra avgassproduktene. Temperaturer som er betydeligere høyere enn 554°C foretrekkes. For å kunne oppnå en økning i varme-overføringen i varmegjenvinningsdampgeneratoren 40' og/eller for å øke dampmengden som utvikles i varmegjenvinngsdampgen-eratoren 40', kan en hjelpevarmekilde benyttes, eksempelvis ved å tilføre et væskeformet eller gassformet brennstoff til varmegjenvinningsdampgeneratoren 40' via en brennstoff-ledning 90 for avbrenning i denne i en konvensjonell brenner (ikke vis t).

Selvom uttaksakslene 34 og 44 er vist som separate elementer som kan tilkoples ulike belastninger, omfatter en konvensjonell bruk konsentriske uttaksaksler 34 og 44 til en enkelt bruksprosess, eksempelvis en elektrisk generator.

Claims (13)

1. Integrert, kombinert syklussystem, KARAKTERISERT VED at det omfatter et forgassingsanlegg for kull for produksjon av gassformet brennstofftilførsel, en gassturbin av en type som omfatter en luftkompressor, et brennkammer og en turbin, idet luf tkompressoren er av en type som kan fremstille en første tilførsel med komprimert luft med en total massestrøm, anordninger for tilkopling av tilførselen med gassformet brennstoff fra forgassingsanlegget til brennkammeret, et oksygenanlegg for fremstilling av en oksygen-tilførsel for bruk i forgassingsanlegget, idet oksygenanlegget er av en type som krever en andre tilførsel med komprimert luft, anordninger for å avlede en del av den første tilførsel med komprimert luft lik den andre tilførsel med komprimert luft og for tilkopling av denne del til oksygenanlegget, anordninger for tilførsel av den resterende første tilførsel med komprimert luft til brennkammeret, idet brenngassen brennes med den resterende del av den første tilfør-selen med komprimert luft, en varmegjenvinningsdampgenerator som mottar avgass fra turbinen og utvikler en damptilførsel, anordninger for å tilføre i det minste en del av damptilfør-selen for ekspansjon i turbinen, og hvor denne del med damp-tilførselen har en massestrøm som er tilstrekkelig til i det vesentlige å kompensere for den første tilførsel med komprimert luft som trekkes ut fra luftkompressoren, idet den totale massestrøm gjennom turbinen er i det vesentlige lik den totale massestrøm i den første tilførselen med komprimert luft.

2. Syklussystem ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at delen med damptilførselen som tilføres turbinen er tilstrekkelig til å tillate drift av det kombinerte syklussystem som et system uten kondensering og således uten kondensator.

3. Syklussystem ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at anordningen for å tilføre i det minste en del av dampen, omfatter en dampturbin for delvis ekspansjon av dampen og for overføring av en del av den ekspanderte damp til gassturbinen for ytterligere ekspansjon i denne.

4. Syklussystem ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at anordningen for tilførsel av i det minste en del av damptil-førselen omfatter anordninger for tilførsel av en ytterligere del av dampen som ikke er ekspandert i dampturbinen.

5. Syklussystem ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at det kombinerte syklussystem er et system'uten kondensasjon.

6. Syklussystem ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at anordningen for å tilkople tilførselen med brenngass omfatter en anordning for oppvarming av brenngassen før overfør-ing til brennkammeret.

7. Syklussystem ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at anordningen for oppvarming av brenngassen omfatter en varmeveksler og en anordning for overføring av oppvarmet vann og damp fra varmegjenvinningsdampgeneratoren gjennom denne for varmeveksling med brenngassen.

8. Syklussystem ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at den videre omfatter en avgasser, anordninger for å mate det oppvarmede vann og dampen fra varmeveksleren til avgasseren, og en matevannspumpe for å pumpe matevann fra avgasseren til varmegjenvinningsdampgeneratoren.

9. Syklussystem ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at en del av dampen som tilføres turbinen og den mengde oppvarmet vann og damp som mates til varmeveksleren er tilstrekkelig til å tillate drift av det kombinerte syklussystem som et ikke-kondenserende system.

10. Syklussystem ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at anordningen for å tilføre i det minste en del av dampen for ekspansjon i turbinen, omfatter anordninger for å mate dampen til brennkammeret, idet dampen effektivt reduserer forbrennings temperaturen i brennkammeret slik at NOx emisjonen reduseres.

11. Syklussystem ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den omfatter anordninger for tilførsel av ytterligere brennstoff til varmegjenvinningsdampgeneratoren for forbren-ning i denne, idet en del av dampen som utvikles i varmegjenvinningsdampgeneratoren økes.

12. Syklussystem ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forgassingsanlegget for kull er av en type som produserer i det minste noe prosessdamp og hvor det kombinerte syklussystem omfatter anordninger for opptak av i det minste en del av prosessdampen.

13. Syklussystem ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at delen av den første tilførsel med komprimert luft er opptil 20% av den tilførsel med komprimert luft og at i det minste en del av dampen som tilføres for ekspansjon i turbinen har en massestrøm som i det vesentlige er opptil 20% av den første tilførsel med komprimert luft.