CH698466A2 - Verbrennungssystem mit Gasturbine und Sauerstoffquelle. - Google Patents

Abstract

Das Verbrennungssystem umfasst eine Gasturbine (228) und eine Sauerstoffquelle (317, 318), die in Strömungsverbindung mit der Gasturbine angeordnet ist. Die Sauerstoffquelle ist zur Zuführung von Sauerstoff zur Gasturbine angeordnet, um die Verdrängung von Stickstoff aus den der Gasturbine zugeführten Brenngasen und die Verminderung der von der Gasturbine erzeugten Emissionen zu ermöglichen.

Description

  [0001]    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbrennungssysteme, die mindestens eine Gasturbine sowie eine Sauerstoffquelle umfassen, die mit der Gasturbine in Strömungsverbindung steht, wobei das Verbrennungssystem so ausgebildet ist, dass es der Gasturbine Sauerstoff zuführt, um eine Verdrängung von Stickstoff in den der Gasturbine zugeführten Brenngasen und eine Verringerung der von der Gasturbine erzeugten Emissionen zu erleichtern.

  

[0002]    Bekannten Industrieanlagen werden mit Verbrennungssystemen betrieben, bei denen ein Strom aus Einlassgas mit einem Strom aus Brennstoff einen Abgasstrom erzeugt. Einige bekannte Verbrennungssysteme besitzen einen Wärmerückgewinnungsdampfgenerator, der die von der Gasturbine abgegebenen Abgase abreichert, um einen Dampfstrom zu erzeugen. Dieser Dampfstrom wird durch eine Dampfturbine zur Krafterzeugung geführt. Bekannte Verbrennungssysteme können ferner Wärmetauscher, Strömungskontrollventile und Generatoren aufweisen. Ausserdem besitzen mindestens einige bekannte Systeme auch einen Luftkompressor, der einen komprimierten Strom aus Einlassfluid für die Gasturbine liefert.

  

[0003]    Mindestens einige bekannte Gasturbinenanlagen umfassen einen Kompressor, einen Gasturbinenbereich und eine definierte Brennkammer zwischen dem Kompressor und dem Gasturbinenbereich. In der Brennkammer wird eine Mischung aus einem Brennstoffstrom und einem Strom aus komprimierter Luft gezündet. Allgemein führt der Strom aus komprimierter Luft zu einem einen Brennprozess, der mehrere Luftkomponenten einschliesslich von Sauerstoff und Stickstoff enthält. Die Anwesenheit von Stickstoff im Brennprozess kann jedoch zur Erzeugung von schädlichen Emissionen einschliesslich von Stickoxiden (NOx) führen. Um die Emissionseffizienz beim Ablauf des Brennprozesses zu verbessern, wurden schon Systeme vorgeschlagen, die für den Brennprozess einen gereinigten Fluidstrom verwenden.

   Die zur Erzeugung von gereinigten Fluidströmen erforderlichen zusätzlichen Komponenten vergrössern jedoch die Komplexität des Gesamtsystems und erhöhen den von den Komponenten solcher Systeme erzeugten Abgasanteil. Ferner werden durch diese Komponenten die Betriebs- und Unterhaltskosten solcher Systeme erhöht und die Gesamteffizienz des Systems verringert.

  

[0004]    Gemäss einer ersten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verbrennungssystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verbrennungssystems haben die Merkmale der Ansprüche 1 bis 9.

  

[0005]    Gemäss einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Krafterzeugungssystem mit kombinierten Zyklen, das die in Anspruch 10 angegebenen Merkmale besitzt.

  

[0006]    Die Erfindung bietet auch ein Verfahren zum Aufbau eines Verbrennungssystems, ausgehend von mindestens einer Gasturbine mit einem Turbinenteil, der sich abstromseitig von einer Brennkammer befindet. Bei diesem Verfahren wird der Turbinenteil so mit einer Quelle für Sauerstoff verbunden, dass ein von dieser Quelle abgegebener Strom die Verdrängung von Stickstoff im Arbeitsfluid der Gasturbine und die Verminderung von in der Gasturbine erzeugten Emissionen begünstigt.

  

[0007]    Das erfindungsgemässe Verbrennungssystem umfasst gemäss einer bevorzugten einer Ausführungsform eine Gasturbine sowie eine mit der Gasturbine in Strömungsverbindung stehende Sauerstoffquelle, die ausgebildet ist, dass sie der Gasturbine Sauerstoff zuführt, um eine Verdrängung von Stickstoff in den der Gasturbine zugeführten Brenngasen und eine Verringerung der von der Gasturbine erzeugten Emissionen zu begünstigen.

  

[0008]    Bei der Ausführungsform der Erfindung als Krafterzeugungssystem mit kombinierten Zyklen besitzt das Krafterzeugungssystem mindestens eine Sauerstoffquelle und eine erste Gasturbine, die in Strömungsverbindung mit der mindestens einen Sauerstoffquelle steht. Die Gasturbine befindet sich abstromseitig von der mindestens einen Sauerstoffquelle und nimmt einen Sauerstoffstrom auf, der von der mindestens einen Verbrennungsquelle abgegeben wird. Der Sauerstoffstrom erleichtert die Verdrängung von Stickstoff im Arbeitsfluid der Gasturbine und begünstigt die Verringerung von in der Gasturbine erzeugten Emissionen. Das Krafterzeugungssystem umfasst auch mindestens einen Dampfgenerator zur Wärmerückgewinnung, der abstromseitig mit der Gasturbine in Strömungsverbindung steht.

   Der Dampfgenerator zur Wärmerückgewinnung ist aufstromseitig von einer Dampfturbine und in Strömungsverbindung mit dieser angeordnet.

  

[0009]    Die Erfindung wird anhand von bevorzugten Ausführungsformen und mit Hilfe der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>die schematische Darstellung eines Beispiels einer Gasturbine, und


  <tb>Fig. 2<sep>die schematische Darstellung eines Beispiels eines Krafterzeugungssystems mit kombinierten Zyklen, das mit der in Fig. 1 dargestellten Gasturbine verwendet werden kann.

  

[0010]    Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Beispiels einer Gasturbine 100. Bei dem Ausführungsbeispiel umfasst die Turbine 100 einen Kompressor 102 und eine Brennkammerbaugruppe 104. Die Brennkammerbaugruppe 104 besitzt einen Brennkammerkopf 105, der Brennstoff in die Brennkammer 106 führt, durch die eine Mittellinie 107 verläuft. Beim Ausführungsbeispiel besitzt die Turbine 100 mehrere Brennkammerbaugruppen 104. Die Brennbaugruppe 104 und insbesondere die Verbrennungskammern 106 sind abstromseitig in Strömungsverbindung mit einem Kompressor 102 gekoppelt. Die Turbine 100 umfasst ferner einen Gasturbinenteil 108 und eine Kompressor/Turbinenwelle 110 (die manchmal auch als Rotor bezeichnet wird). Beim Ausführungsbeispiel ist die Brennkammer 106 im wesentlich zylindrisch ausgebildet und in Strömungsverbindung mit dem Gasturbinenabschnitt 108 angeordnet.

   Die Turbine 108 ist mechanisch mit der Welle 110 verbunden und treibt diesen an. Der Kompressor 102 ist ebenfalls drehbar mit der Welle 110 verbunden. Beim Ausführungsbeispiel ist die Brennkammer 104 eine solche vom Typ DLN (dry low nitrogen oxide NOx) insbesondere eine DLN-Brennkammer, wie sie von der General Electric Company erhältlich ist. Als Brennkammer 104 kann jedoch jede Brennkammer verwendet werden, die den Betrieb der Turbine 100 durch Kombination irgendeines Brennstofftyps mit Sauerstoffoder einem Sauerstoff-haltigem Fluid, wie hier beschrieben, ermöglicht.

  

[0011]    Beim Betrieb strömt Luft durch den Kompressor 102 und ein wesentlicher Anteil der resultierenden komprimierten Luft wird der Brennkammerbaugruppe 104 zugeführt. Die Baugruppe 104 befindet sich ferner in Strömungsverbindung mit einer (in Fig. 1 nicht dargestellten) Brennstoffquelle mit entsprechenden Brennstoffleitungen und einer Luftzuführung zur Brennkammer 106. Beim Ausführungsbeispiel wird der Brennstoff in der Brennkammer 104 gezündet und verbrannt, z.B. Erdgas oder Schweröl, und zwar im Innern der Brennkammer 106. In der Kammer 106 wird ein (in Fig. 1 nicht dargestellter) Verbrennungsgasstrom hoher Temperatur erzeugt. Alternativ können in der Baugruppe 104 andere Brennstoffe verwendet werden, wie Prozessgas und/oder Synthesegas.

   Die Brennkammern 106 leiten den Verbrennungsgasstrom längs der Mittellinie 107 zur Turbine 108, wo thermische Energie in mechanische Rotationsenergie umgewandelt wird.

  

[0012]    Fig. 2 ist die schematische Darstellung eines Beispiels für ein Krafterzeugungssystem mit kombinierten Zyklen 200, das mit einer Gasturbine, beispielsweise der (in Fig. 1dargestellten) Turbine 100, verwendet werden kann. Beim Ausführungsbeispiel umfasst das System 200 eine Stromungszündvorrichtung 210 (engl, "duct firing"), die sich abstromseitig in Strömungsverbindung mit der Gasturbine 201 befindet. Beim Ausführungsbeispiel wird der aus der Gasturbine 201 abfliessend Strom von der Zündvorrichtung gezündet, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben.

  

[0013]    Beim Ausführungsbeispiel umfasst das System 200 auch ein Dampferzeugungssystem 216. Das System 216 umfasst beispielsweise einen ersten Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (WRDG) 218 und einen zweiten WRDG 220. Gemäss einer Ausführungsform besitzt der erste WRDG 218 eine (nicht dargestellte) interne Wärmeübertragungsvorrichtung, die zur Dampferzeugung unter Verwendung des heissen Abgasstromes aus der Gasturbine 201 eingesetzt wird. Auch der zweite WRDG 220 besitzt eine zweite (nicht dargestellte) Wärmeübertragungsvorrichtung, welche den gleichen Energieübertragungsmechanismus ausführt und Dampf erzeugt. Beim Ausführungsbeispiel sind der erste WRDG 218 und der WRDG 220 in Strömungsverbindung mit der Dampfturbine 220 angeordnet.

  

[0014]    Beim Ausführungsbeispiel umfasst das System 200 eine Luftabtrennanlage (LTA) 300, die mit einem Kompressorsystem 400 in Strömungsverbindung steht. Als LTA 300 kann jede kommerziell erhältliche Anlage verwendet werden, welche die Hauptkomponenten von Luft, Stickstoff und Sauerstoff voneinander trennt. Alternativ kann als LTA 300 jede Sauerstoffquelle verwendet werden, wie z.B. eine Verarbeitungsanlage, eine Biomasseanlage oder Brennprozess-Abgas. Bei einer Ausführungsform ist das Kompressorsystem 400 über eine erste (nicht dargestellte) Luftleitung und eine zweite (nicht dargestellte) Luftversorgungsleitung mit der LTA 300 strömungsverbunden. Beim Ausführungsbeispiel besitzt das Kompressorsystem 400 eine erste Kompressoranlage oder einen Hauptluftkompressor (HLK) 402. Beim Ausführungsbeispiel ist HLK 402 ein Axialkompressor für Niederdruck (LPC).

   Alternativ kann jede Kompressoranlage verwendet werden, die den Betrieb des Kompressorsystems 400 in der hier beschriebenen Weise ermöglicht. Beim Ausführungsbeispiel wird die Gasturbine 200 zum Antrieb des einen HLK 402 umfassenden Kompressorsystems 400 verwendet. Beim Ausführungsbeispiel ist die Gasturbine 201 über eine Welle 406 mechanisch mit HLK 402 verbunden.

  

[0015]    Beim Ausführungsbeispiel ist der HLK 402 über eine Welle 408 mit einem Verstärkungsluftkompressor (VLK) 404 verbunden. Beim Ausführungsbeispiel ist der VLK 404 ein sechsstufiger Zentrifugalluftkompressor vom Typ GE Nuovo Pignone. Alternativ kann als VLK 404 jeder Kompressor verwendet werden, der den hier beschriebenen Betrieb des Kompressorsystems 400 ermöglicht. Gemäss einer Ausführungsform umfasst VLK 404 einen Zwischen- und einen Nach-Kühlungswärmeaustauscher (?) (nicht dargestellt), der sich in Strömungsverbindung mit VLK 404 befindet. Der Wärmetauscher nimmt einen Teil des komprimierten Luftstroms aus HLK 402 auf, entnimmt dem Luftstrom mindestens einen Teil seiner Wärme und gibt an VLK 404 einen Strom gekühlter Luft ab.

  

[0016]    Der HLK 402 besitzt einen Einlassteil 410, der Luft aus der Umgebung aufnimmt. Alternativ kann der Einlassteil 410 Luft aufnehmen, die sich auf einem höheren Druck befindet, als normale Umgebungsluft, nachdem diese durch eine beliebige Art eines (nicht dargestellten) Kompressors geführt ist, welcher die Luft vor ihrem Eintritt in HLK 402 vorverdichtet. Der HLK 402 hat ebenfalls mehrere (nicht dargestellte) Stufen, die mit einem Ausgangsdiffusor 412 zusammen arbeiten, um die Bildung eines abgehenden Luftstroms 302 zu ermöglichen, der unter erhöhtem Druck steht. Beim Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 411 abstromseitig vom Ausgangsdiffusor 412 angeordnet, um die Kühlung des abgegebenen Luftstroms 302 und eine Verringerung der Leistungsanforderungen an den VLK 404 zu ermöglichen.

   Ferner ermöglicht der Wärmetauscher die Einhaltung von Betriebsbedingungen innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs, der durch die abstromseitig vom HLK 402 angeordneten Komponenten einschliesslich von aber nicht begrenzt auf LTA 300 erzeugt wird. Der Wärmetauscher 411 umfasst auch die (in 411 nicht dargestellten) erforderlichen Ventile, welche die Steuerung der aus HLK 402 abgehenden Ströme und dem VLK 404 oder der LTA 300 zugeführten Ströme ermöglichen.

  

[0017]    Die LTA 300 befindet sich in Strömungsverbindung mit dem HLK 402 und dem VLK 404. Beim Ausführungsbeispiel ist die LTA 300 ein Zyklus-basiertes Kühlsystem, das hauptsächlich einen ersten Strom 316 aus mindestens 50% reinem Sauerstoff zur Verwendung in den Gasturbinen 201 und 228 sowie einen zweiten Strom 326 liefert, der Stickstoff zur Verwendung als Kühlmittel in den Gasturbinen 201 und 228 enthält.

  

[0018]    Beim Ausführungsbeispiel umfasst die LTA 300 jeweilige erste und zweite Ausgangsbereiche 312 und 314, welche den mit Sauerstoff angereicherten Produktstrom 316 den Gasturbinen 201 bzw. 228 und den mit Stickstoff angereicherten Produktstrom 326 dem Kompressor 324 zuführen.

  

[0019]    Zum Betrieb wird dem HLK 402 Luft aus der Atmosphäre über einen Lufteinlass 410 zugeführt. Bei einer Ausführungsform sind ein (nicht dargestellter) Einlassfilter, ein (nicht dargestelltes) Filtergehäuse und gegebenenfalls eine (nicht dargestellte) Kompressoranlage vorgesehen, um dem Gehäuse Luft durch den Einlassfilter zuzuführen.

  

[0020]    Der HLK-Einlass 410 führt Luft zu mehreren Stufen, die mit dem Ausgangsdiffusor 412 zusammenarbeiten, um den Luftausgangsstrom 302 zu bilden. Bei einer Ausführungsform besitzt der HLK 402 einen Wärmetauscher 411 und eine (nicht dargestellte) Ausgleichsvorrichtung und der Luftstrom wird dem Wärmetauscher über eine Leitung und die Ausgleichsvorrichtung zugeführt. Bei einer solchen Ausführungsform verringert der Wärmetauscher die Temperatur des durch die Leitung geführten Luftstroms, bevor dieser in die LTA 300 gelangt.

  

[0021]    Nach Abgabe des Luftstroms 302 aus dem HLK 402 wird der Strom in zwei Teilluftströme 303 und 306 aufgeteilt, und zwar mit Hilfe der im Wärmetauscher 411 enthaltenen (nicht dargestellten) Innenventile. Der erste Luftstrom 303 wird der LTA 300 zugeführt und gelangt über den ersten Einlassbereich 308 in die LTA 300. Der zweite Luftstrom 306 wird dem VLK 404 zugeführt, wo der Luftstrom 306 durch den VLK 404 vor der Einleitung in die LTA 300 verdichtet wird. Aus dem VLK 404 gelangt ein Luftstrom 304 über den Ausgangsbereich 414 und gelangt über einen zweiten Einlassbereich 310 in die LTA 300. Alternativ kann HLK 402 und VLK 404 jede beliebige Anzahl von Luftströmen bei beliebigen Arbeitsdrücken und bei beliebigen Fliessgeschwindigkeiten erzeugen, die den hier beschriebenen Betrieb der LTA 300 ermöglichen.

   Beim Ausführungsbeispiel werden HLK 402 und VLK 404 beide von der Gasturbine 201 angetrieben.

  

[0022]    Im des Betriebs trennt die LTA 300 die Luftströme 303 und 304 in einen Sauerstoffstrom 316 und einen Stickstoffstrom 326. Der Sauerstoffstrom 316 tritt über einen ersten Ausgangsbereich 312 aus der LTA 300 und wird erneut in zwei Ströme 317 und 318 aufgeteilt. Ein erster Sauerstoffstromanteil 317 wird der Gasturbine 201 zugeführt, wo er über dem Lufteinlass 320 in die Gasturbine 201 gelangt. Ein zweiter Sauerstoffstromanteil 318 wird der Gasturbine 228 zugeführt, in die er über den Lufteinlass 322 gelangt.

  

[0023]    Der Stickstoffstrom 326 aus der LTA 300 gelangt über den Ausgangsbereich 314 in den Kompressor 324. Der Stickstoffstrom 326 wird auf einen Arbeitsdruck komprimiert, der gerade oberhalb des Druckes liegt, der für den Eingang in den Gasturbinenbereich 108 erforderlich ist. Ein erster Stickstoffstromanteil 332 wird aus dem Kompressor 324 über einen ersten Ausgangsbereich 328 abgegeben und der Gasturbine 201 zur Kühlung der Gasturbine 201 zugeführt. Ein zweiter Stickstoffstromanteil 334 wird vom Stickstoffkompressor 324 über einen zweiten Ausgangsbereich 330 abgegeben und der Gasturbine 228 zur Kühlung der Gasturbine 228 zugeleitet. Allfälliger überschüssiger Stickstoff, der aus der LTA 300 austritt, wird für eine zukünftige Verwendung gelagert und/oder kommerziell vertrieben.

  

[0024]    Aus der ersten Turbine 201 bzw. der zweiten Turbine 228 treten je ein erster Abgasstrom 212 bzw. ein zweiter Abgasstrom 340 aus. Der Abgasstrom 212 aus der ersten Gasturbine wird der Zündanlage 210 zugeführt, wo er zur Verbrennung mit dem Brennstoffstrom 214 vermischt wird, bevor er in den ersten WRDG 218 gelangt. Gemäss einer Ausführungsform ist der Brennstoffstrom 214 ein kostengünstigerer und/oder ein einen niedrigeren kalorischen Gehalt aufweisender Brennstoffstrom. Der erste WRDG 218 empfängt (nicht dargestelltes) Boiler-Speisungswasser zur Verwendung für die Beheizung des Boiler-Speisungswassers zur Verdampfung. Der Abgasstrom 340 aus der zweiten Gasturbine gelangt aus der Gasturbine 228 in den zweiten WRDG 220. Der zweite WRDG 220 empfangt (nicht dargestelltes) Boiler-Speisungswasser zur Verwendung für das Erhitzen von Boiler-Speisungswasser zur Verdampfung.

  

[0025]    Der erste Dampfstrom 260 und der zweite Dampfstrom 262 gelangen in den ersten WRDG 218 bzw. den zweiten WRDG 220 und werden jeweils der Dampfturbine 222 zugeführt, in welcher die thermische Energie des Dampfes in Rotationsenergie umgewandelt wird. Die Rotationsenergie wird über einen (nicht dargestellten) Rotor dem Generator 232 zugeführt, in welchem die Rotationsenergie in elektrische Energie für mindestens eine Verwendung, beispielsweise einem elektrischen Leitungsnetz, zugeführt wird. Der Dampf wird kondensiert und dann als Boiler-Speisungswasser rezirkuliert. Überschüssiges Gas 270 bzw. überschüssiger Dampf 272 können vom ersten WRDG 218 bzw. dem zweiten WRDG 220 in die Atmosphäre abgegeben werden.

  

[0026]    Die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen ermöglicht es, einen Luftstrom zur Verwendung in Anlagen, wie u.a. Verbrennungsanlagen, in einen Sauerstrom und einen Stickstoffstrom aufzutrennen. Die dem Arbeitsfluid einer Gasturbine zugeführte höhere Sauerstoffkonzentration ermöglicht eine Verminderung der NOx-Emissionen, weil die Gasturbine ein Arbeitsfluid mit niedrigerer Stickstoffkonzentration aufnimmt. Die Verminderung der NOx-Emissionen ermöglicht eine Verbesserung der wirtschaftlichen Vorteile in Regionen, in welcher der Sekundärmarkt für NOx-Gutschriften wirksam ist oder wo die Zulassung der Energieerzeugungsanlage eine Verminderung der NOx-Emissionen erfordert.

   Ausserdem ermöglicht der Stickstoffstrom eine Erhöhung der Gesamteffizienz der Anlage, indem er die Notwendigkeit eines teilweisen Abzugs des Gasturbinen-Arbeitsfluids zum Zweck der Kühlung erübrigt. Ausserdem ermöglicht die etwas höhere Molekularmasse des Arbeitsfluids der Turbine, bedingt durch die höhere Sauerstoffkonzentration, eine Vergrösserung des Arbeitsfluid-Durchsatzes durch die Gasturbine.

   Die Stickstoffinjektion aus der LTA in die Gasturbinen zur Verwendung als Turbinenkühlmittel ermöglicht eine Erhöhung der Erzeugung von elektrischer Energie bei höheren Energieumwandlungswerten. Überdies ermöglicht die Erhöhung der Sauerstoffkonzentration im Arbeitsfluid die Erzeugung eines mit Sauerstoff angereicherten Abgasstromes, der vor dem Eintritt in den Wärmerückgewinnungsdampfgenerator einen üblichen Strömungsverbrennungsprozess (engl.: "ductburning process) ermöglicht. Die Strömungsverbrennung ermöglicht die Erzeugung von zusätzlichem Dampf und erhöht somit die Gesamtenergieerzeugung. Ein höherer Sauerstoffanteil im Abgasstrom bei einer Strömungsverbrennungsanlage ermöglicht eine gesamthafte Verbesserung des Wirkungsgrades der Verbrennung in Strömungsverbrennungsanlagen. Dadurch wird die Gesamteffizienz einer Anlage vergrössert.

   Die obige Beschreibung betrifft ein spezifiziertes Beispiel des allgemeinen Verfahrens zur Veränderung der Zusammensetzung des Arbeitsfluids in einem thermodynamischen Zyklus (Brayton/Joule-Zyklus bei dieser Ausführungsform) zur Verbesserung der thermischen, mechanischen, elektrischen und die Emission betreffenden Wirkungsgrade einer industriellen Anlagen und ist nicht auf die spezielle beschriebene Ausführungsform beschränkt.

  

[0027]    In der obigen Beschreibung sind Ausführungsbeispiele für die Lufttrennung und Verbrennung im Zusammenhang mit industriellen Anlagen im Detail beschrieben. Die Erfindung ist aber weder auf die speziellen, hier beschriebenen Ausführungsformen noch auf kombinierte Zyklusverbrennungssysteme und industrielle Anlagen begrenzt, sondern kann unabhängig und getrennt von den anderen hier beschriebenen Schritten realisiert werden. Weiterhin kann die Erfindung im Zusammenhang mit anderen Methoden und/oder Systemen verwendet werden.

   Die obige Beschreibung betrifft ein spezielles Beispiel des allgemeinen Verfahrens zur Änderung der Zusammensetzung des Arbeitsfluids in einem thermodynamischen Zyklus zur Verbesserung der thermischen, mechanischen, elektrischen und mit der Emission zusammenhängenden Wirkungsgraden bei einer industriellen Anlage und ist nicht auf die hier beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt.

  

[0028]    Die Erfindung kann gemäss den obigen Beispielen im Rahmen der Ansprüche vielfach abgeändert werden.

Claims (10)

1. Verbrennungssystem, das mindestens eine Gasturbine (100) sowie mindestens eine Sauerstoffquelle (317, 318) umfasst, die mit der Gasturbine in Strömungsverbindung steht, wobei das Verbrennungssystem so ausgebildet ist, dass es der Gasturbine Sauerstoff zuführt, um eine Verdrängung von Stickstoff in den der Gasturbine zugeführten Brenngasen und eine Verringerung der von der Gasturbine erzeugten Emissionen zu erleichtern.

2. Verbrennungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Sauerstoffquelle (317, 318) eine Lufttrennanlage umfasst.

3. Verbrennungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Lufttrennanlage zur Auftrennung der in die Trenn anläge eintretende Luft in einen mit einem Sauerstoffangereicherten ersten Strom (317) und einen mit Stickstoff angereicherten zweiter Strom (326) befähigt ist.

4. Verbrennungssystem nach Anspruch 3, bei dem ein erster Strom (317) ein mit Sauerstoff angereicherter Strom ist, welcher der Gasturbine (100) zugeleitet wird, um die Verbrennung zu unterstützen, und ein zweiter Strom (326) ein mit Stickstoff angereicherter Strom ist, welcher der Gasturbine zugeleitet wird, um die Kühlung der Gasturbine zu verbessern.

5. Verbrennungssystem nach Anspruch 2, das ausserdem mindestens eine Kompressoranordnung (400) besitzt, die zur Versorgung der Lufttrennanlage mit Druckluft befähigt ist.

6. Verbrennungssystem nach Anspruch 5, bei dem mindestens eine mit der Lufttrennanlage in Strömungsverbindung stehende Kompressoranordnung einen Hauptluftkompressor (402) und einen Verstärkungsluftkompressor (404) umfasst.

7. Verbrennungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Lufttrennanlage ein System umfasst, das auf einem Kühlungszyklus beruht.

8. Verbrennungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Gasturbine (100) mechanisch mit der mindestens einen Kompressoranordnung (400) verbunden ist.

9. Verbrennungssystem nach Anspruch 1, das ausserdem mindestens einen Wärme-rückgewinnungsdampfgenerator (218, 220) besitzt, der abstromseitig von der Gasturbine (100) angeordnet ist.

10. Krafterzeugungssystem mit kombinierten Zyklen umfassend:

- mindestens eine Sauerstoffquelle (317, 318);

- eine erste Gasturbine (100), die in Strömungsverbindung mit der mindestens einer Sauerstoffquelle angeordnet ist, wobei die Gasturbine abstromseitig von der mindestens einen Sauerstoffquelle angeordnet ist und einen Sauerstoffstrom aufnimmt, der von der mindestens einen Quelle abgegeben wird, wobei der Sauerstoffstrom die Verdrängung von Stickstoff im Arbeitsfluid der Gasturbine und die Verminderung von durch die Gasturbine erzeugten Emissionen ermöglicht, und

- mindestens einen Wärmerückgewinnungsdampfgenerator (218, 220), der in Strömungsverbindung abstromseitig von der Gasturbine angeordnet ist, wobei der mindestens eine Wärmerückgewinnungsdampfgenerator abstromseitig von einer Dampfturbine (222) in Strömungsverbindung mit dieser angeordnet ist.