專利名稱：具有CO₂捕捉的動(dòng)力設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于運(yùn)行具有一體化(X)2捕捉和煙道氣再循環(huán)的聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備的方法，以及用以執(zhí)行這種方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在最近幾年，溫室氣體的產(chǎn)生導(dǎo)致全球變暖以及溫室氣體的產(chǎn)生的進(jìn)一步增加將加速全球變暖已經(jīng)變得顯而易見。因?yàn)镃O2(二氧化碳)被確認(rèn)為主要溫室氣體，所以 ccs(碳捕捉和存儲(chǔ))被看作減少溫室氣體釋放到大氣中和控制全球變暖的潛在的主要手段之一。在此背景中，CCS被定義為CO2捕捉、壓縮、運(yùn)輸和存儲(chǔ)的過程。捕捉被定義為這樣一種過程其中，CO2或者在基于碳的燃料的燃燒之后從煙道氣中去除，或者通過在燃燒之前去除以及處理碳來去除。任何吸收劑、吸附劑或用以從煙道氣或燃料氣流中去除(X)2的其它手段的再生被看作是捕捉過程的一部分。后端(X)2捕捉或后燃燒捕捉是用于包括CCPP(聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備)的以化石為燃料的動(dòng)力設(shè)備的在商業(yè)上有前途的技術(shù)。在后燃燒捕捉中，從煙道氣中去除了 co2。剩余的煙道氣釋放到大氣中，并且CO2被壓縮以進(jìn)行運(yùn)輸和存儲(chǔ)。已知有若干種用以從煙道氣中去除(X)2的技術(shù)，例如吸收、吸附、薄膜分離以及低溫分離。具有后燃燒捕捉的動(dòng)力設(shè)備是本發(fā)明的主題。所有已知用于(X)2捕捉的技術(shù)均需要相對(duì)大量的能量。由于在傳統(tǒng)的CCPP的煙道氣中有僅約4%的相對(duì)低的(X)2濃度，所以與用于具有相對(duì)更高的(X)2濃度的其它類型的化石燃料動(dòng)力設(shè)備(如燃燒煤的設(shè)備)的(X)2捕捉系統(tǒng)相比，用于傳統(tǒng)的CCPP的(X)2捕捉系統(tǒng)(也稱為(X)2捕捉設(shè)備或(X)2捕捉裝備)的每kg的捕捉到的(X)2將成本更高且能耗更高。在CCPP煙道氣中的(X)2濃度取決于燃料成分、燃?xì)廨啓C(jī)類型和負(fù)荷，并且可基本取決于燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行狀況而改變。(X)2濃度的此變化對(duì)于(X)2捕捉系統(tǒng)的性能、效率和可操作性而言可能是有害的。為了提高在CCPP的煙道氣中的CO2濃度，知道兩個(gè)主要概念。一個(gè)是煙道氣的再循環(huán)，如例如0. Bolland和S. Saether在《簡化二氧化碳的回收的燃燒天然氣的動(dòng)力設(shè)備的新概念》(NEW CONCEPTS FOR NATURAL GAS FIRED POWER PLANTS WHICH SIMPLIFY THE RECOVERY OF CARBON DIOXIDE) (Energy Convers. Mgmt Vol. 33，No. 5-8，pp.467-475， 1992))中所描述。另一個(gè)是設(shè)備的連續(xù)布置，其中，第一 CCPP的煙道氣被冷卻，并且被用作第二 CCPP的入口氣體，以在第二 CCPP的煙道氣中獲得具有增加的CO2的煙道氣。例如在 US20080060346中描述了這種布置。這些方法減小了煙道氣的總量且提高了 CO2濃度，并且因此減小了吸收器的需要的流量容力、捕捉系統(tǒng)的動(dòng)力消耗、捕捉系統(tǒng)的資金支出，并且提高了 CO2捕捉系統(tǒng)的效率
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種用于聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備(CCPP)的優(yōu)化運(yùn)行的方法以及設(shè)計(jì)為根據(jù)此方法運(yùn)行的設(shè)備，該CCPP包括至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)、一個(gè)熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)、一個(gè)蒸汽輪機(jī)、二氧化碳(CO2)捕捉系統(tǒng)，并且具有煙道氣再循環(huán)。一個(gè)目標(biāo)是針對(duì)所有運(yùn)行狀況降低CCS (碳捕捉和存儲(chǔ))對(duì)COE (電成本)的影響， 以及提供柔性運(yùn)行方法。本發(fā)明的本質(zhì)是組合至少兩個(gè)參數(shù)來優(yōu)化設(shè)備總效率，并且因此優(yōu)化C0E。這些參數(shù)是在煙道氣中的(X)2濃度，以及依賴于負(fù)荷來控制的再冷卻溫度，即再循環(huán)的煙道氣的溫度。另外，發(fā)現(xiàn)控制傳送到捕捉系統(tǒng)的煙道氣流是有利的。代替使用煙道氣中的(X)2濃度作為控制參數(shù)，允許對(duì)煙道氣(X)2濃度進(jìn)行估計(jì)的其它氣流中的CO2濃度是可用的。例如可使用在壓縮機(jī)入口氣體中的CO2濃度的用途。另外， 可使用在煙道氣中的殘留氧氣濃度或在壓縮機(jī)入口氣體或燃?xì)廨啓C(jī)煙道氣中的氧氣濃度， 而非CO2濃度。使用這些濃度的組合也是可行的。代替使用(X)2濃度或氧氣濃度，在此背景中還可分別使用(X)2含量、氧氣含量。這些參數(shù)的最佳目標(biāo)值取決于具體設(shè)備設(shè)計(jì)，并且是環(huán)境狀況和設(shè)備負(fù)荷的函數(shù) (即隨著環(huán)境狀況和設(shè)備負(fù)荷而變化)。它們對(duì)總效率的影響取決于設(shè)備運(yùn)行狀況。最大再循環(huán)率通常受穩(wěn)定的完全燃燒所需的氧氣濃度限制。在此背景中，穩(wěn)定的完全燃燒的意思是，CO和未燃燒的烴排放(UHC)保持低于針對(duì)CO和未燃燒的烴排放所設(shè)定的所需水平(該所需水平為大約幾PPm或個(gè)位數(shù)的ppm)，并且燃燒脈動(dòng)保持在正常設(shè)計(jì)值內(nèi)。排放水平典型地由保證值規(guī)定。脈動(dòng)的設(shè)計(jì)值取決于燃?xì)廨啓C(jī)、運(yùn)行點(diǎn)和燃燒器設(shè)計(jì)， 以及脈動(dòng)頻率。它們應(yīng)當(dāng)保持遠(yuǎn)低于燃燒器壓力的10%。典型地，它們保持低于燃燒器壓力的或2%。為了提高運(yùn)行柔性以及允許有更高的再循環(huán)率，以進(jìn)一步提高在基本負(fù)荷和部分負(fù)荷處在煙道氣中的CO2濃度，在另一個(gè)實(shí)施例中提出了燃?xì)廨啓C(jī)入口氣體的氧氣富集。為此，將氧氣或富氧空氣摻合到燃?xì)廨啓C(jī)的入口氣體中。在第一種近似法中，捕捉系統(tǒng)效率與煙道氣的(X)2濃度成比例。因?yàn)樵跓煹罋庵械?CO2濃度與再循環(huán)率成比例，優(yōu)化目標(biāo)是高的再循環(huán)率。再循環(huán)率定義為來自燃?xì)廨啓C(jī)的再循環(huán)到壓縮機(jī)入口的煙道氣質(zhì)量流量與燃?xì)廨啓C(jī)的總煙道氣質(zhì)量流量的比率。較高的再循環(huán)率不僅會(huì)提高(X)2濃度，而且還會(huì)導(dǎo)致通過(X)2捕捉系統(tǒng)的煙道氣質(zhì)量和體積流量的減少。較低的流量還會(huì)減小系統(tǒng)的壓降，這對(duì)總性能是有利的或會(huì)允許使用更小的比較不昂貴的裝備。在設(shè)計(jì)狀況下的基本負(fù)荷處，最大程度地提高了煙道氣再循環(huán)率。它受燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行所需要的最小氧氣濃度限制。對(duì)于基本負(fù)荷運(yùn)行而言，典型的再循環(huán)率為大約30%至50%。在燃?xì)廨啓C(jī)的部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，在燃?xì)廨啓C(jī)煙道氣中的CO2濃度典型地比在基本負(fù)荷運(yùn)行時(shí)低，并且燃燒的氧氣消耗會(huì)降低。在用以優(yōu)化(X)2捕捉效率的第一種方法中，因此針對(duì)部分負(fù)荷提出提高再循環(huán)率， 以將在煙道氣中的(X)2濃度保持在高水平處。入口氣體的目標(biāo)氧氣濃度可例如為固定值，該固定值足以確保在所有運(yùn)行狀況下在燃?xì)廨啓C(jī)中有穩(wěn)定的完全燃燒。當(dāng)從基本負(fù)荷開始降低設(shè)備負(fù)荷時(shí)，所需氧氣濃度典型地會(huì)降低，因?yàn)樾枰紵俚娜剂?。但是，?dāng)火焰溫度顯著降低時(shí)，在低氧氣濃度處的火焰速度被降低，并且完全燃燒所需的超量氧氣典型地會(huì)增加。此作用可能已經(jīng)發(fā)生在燃?xì)廨啓C(jī)的90%相對(duì)負(fù)荷的附近。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言，其變得顯著低于70%至80%相對(duì)負(fù)荷。作為緩和，提出了所需最小氧氣濃度關(guān)于負(fù)荷的函數(shù)，這產(chǎn)生了針對(duì)完全燃燒而言可允許的最大再循環(huán)率。此函數(shù)取決于燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)，并且針對(duì)各個(gè)具體設(shè)計(jì)而言必須以分析和/或試驗(yàn)的方式發(fā)現(xiàn)此函數(shù)。可發(fā)生在部分負(fù)荷處的火焰熄滅或部分熄滅還取決于冷卻空氣質(zhì)量流量和冷卻空氣溫度。對(duì)于大多數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)而言，冷卻空氣溫度和質(zhì)量流量是壓縮機(jī)入口狀況和可變?nèi)肟趯?dǎo)葉的位置的函數(shù)。因此，提出使用額外的函數(shù)，該函數(shù)考慮了入口狀況和/或可變?nèi)肟趯?dǎo)葉的位置對(duì)所需最小氧氣濃度的影響。作為備選方案，建議了作為煙道氣的實(shí)測(cè)CO排放和/或未燃燒的烴排放的函數(shù)的再循環(huán)率。一旦CO和/或未燃燒的烴排放升高到超過第一閾值，就降低再循環(huán)率。一旦它們低于第二閾值，就提高再循環(huán)率。代替閾值，還可使用再循環(huán)率的修正函數(shù)，其取決于CO 和/或未燃燒的烴排放。在另一個(gè)實(shí)施例中，閾值或修正函數(shù)還取決于CCPP的相對(duì)負(fù)荷。還可測(cè)量火焰或燃燒器脈動(dòng)(其在燃燒不穩(wěn)定或不完全的情況下典型地會(huì)提高)，并且類似地將其用作再循環(huán)率的控制參數(shù)。一旦脈動(dòng)水平提高到超過第一閾值，就降低再循環(huán)率。一旦它們落在第二閾值以下，就提高再循環(huán)率。取決于燃燒器，考慮了具體的脈動(dòng)頻帶(例如僅為在至少一個(gè)具體頻率范圍內(nèi)的脈動(dòng))，它們可用于依賴于脈動(dòng)的再循環(huán)控制?？蓸?gòu)想上面描述的控制方法的組合。具體而言，負(fù)荷依賴性再循環(huán)率，或入口氧氣濃度的負(fù)荷依賴性函數(shù)可與基于燃燒參數(shù)(例如CO排放，和/或未燃燒的烴的排放，和/ 或脈動(dòng))的度量的修正結(jié)合。以設(shè)備最優(yōu)熱力學(xué)和經(jīng)濟(jì)性性能為目標(biāo)，可結(jié)合氧氣或富氧物的摻合來將煙道氣再循環(huán)率提高到最優(yōu)值，在該最優(yōu)值處，氧氣濃度被保持為達(dá)到最小所需水平?？紤]到 ASU (空氣分離單元)和(X)2捕捉系統(tǒng)的性能和成本的折衷，可應(yīng)用氧氣或富氧空氣的摻合， 只要合理即可。在一個(gè)實(shí)施例中，完成了將氧氣或富氧空氣摻合到入口氣體中，以控制在入口處的氧氣濃度。例如作為負(fù)荷的函數(shù)來給出在壓縮機(jī)入口處的目標(biāo)氧氣濃度。在另一個(gè)實(shí)施例中，隨著CO或未燃燒的烴的變化來執(zhí)行將氧氣或富氧空氣摻合到入口氣體中。一旦CO和/或未燃燒的烴排放增加到超過第一閾值，就增加氧氣或富氧空氣的摻合。一旦它們低于第二閾值，就減少摻合。代替閾值，還可使用取決于CO和/或未燃燒的烴排放的摻合的修正函數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，閾值或修正函數(shù)還取決于CCPP的相對(duì)負(fù)荷。還可測(cè)量火焰或燃燒器脈動(dòng)(其在燃燒不完全的情況下典型地會(huì)提高)，并且類似地將其用作用于摻合氧氣或富氧空氣的控制參數(shù)。一旦脈動(dòng)水平提高到超過第一閾值， 就增加摻合。一旦它們低于第二閾值，就減少摻合。取決于燃燒器，可使用具體的脈動(dòng)頻帶來用于脈動(dòng)依賴性摻合控制。代替閾值，還可使用再循環(huán)率的修正函數(shù)，其取決于脈動(dòng)水平。對(duì)于使用燃燒器脈動(dòng)作為控制參數(shù)的控制方法，必須將至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的脈動(dòng)測(cè)量裝置連接到燃燒器上。對(duì)于使用CO或未燃燒的烴排放作為控制參數(shù)的控制方法，必須將至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的測(cè)量裝置安裝在燃?xì)廨啓C(jī)的下游。在另一個(gè)實(shí)施例中，再循環(huán)率的控制結(jié)合了對(duì)氧氣或富氧空氣的摻合的控制?？蓸?gòu)想到結(jié)合這些控制方法的不同可能性。例如可作為負(fù)荷的函數(shù)給出再循環(huán)率，以優(yōu)化在(X)2捕捉系統(tǒng)中的流，并且可使用摻合來控制穩(wěn)定的完全燃燒。在第二個(gè)實(shí)例中，由于ASU的大小的原因，氧氣或富氧空氣的摻合保持在恒定水平處，并且使用了再循環(huán)率來控制穩(wěn)定的完全燃燒。另外，煙道氣流隨著降低的負(fù)荷而變得越來越小。與燃?xì)廨啓C(jī)的更低的煙道氣質(zhì)量流量結(jié)合的再循環(huán)率的提高可導(dǎo)致輸送到(X)2捕捉單元的煙道氣質(zhì)量流量有顯著的降低。但是，取決于設(shè)計(jì)，在CO2捕捉系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)保持最佳質(zhì)量流量或流速。此最佳流量可限制再循環(huán)率。取決于CO2捕捉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因此在低負(fù)荷處可需要降低再循環(huán)率，以保持通過(X)2捕捉系統(tǒng)的最佳流量。取決于(X)2捕捉單元，捕捉單元的效率可幾乎獨(dú)立于流量，不具有關(guān)于流率的明顯的最大效率。但是，它們典型地仍然受最小流量的限制，在最小流量以下可發(fā)生流動(dòng)不穩(wěn)定，這可導(dǎo)致(X)2捕捉系統(tǒng)的振動(dòng)。在此情況下，控制被簡化，以確保最小流量。在基本負(fù)荷運(yùn)行期間，設(shè)備動(dòng)力典型地隨著不斷升高的燃?xì)廨啓C(jī)入口溫度而降低。目標(biāo)再冷卻溫度因此典型地為盡可能地低。它通常受再冷卻器的容量的限制。僅在可使用大型低溫?zé)岢?例如低的環(huán)境溫度和/或低溫冷卻水)的情況下，或者在結(jié)冰危險(xiǎn)或設(shè)備的其它運(yùn)行參數(shù)可限制運(yùn)行的情況下，再冷卻溫度可被控制到更高的目標(biāo)溫度。在部分負(fù)荷處，當(dāng)降低了總質(zhì)量流量時(shí)，總再循環(huán)質(zhì)量流量也典型地降低，并且再冷卻器典型地具有用以冷卻到比在基本負(fù)荷處更低的溫度的容量。但是，對(duì)于大多數(shù)設(shè)備設(shè)計(jì)，提高燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)入口溫度可提高在某些負(fù)荷設(shè)定點(diǎn)處的部分負(fù)荷效率。典型地，CCPP的效率與負(fù)荷成比例。當(dāng)在更高的入口溫度處運(yùn)行時(shí)，相對(duì)負(fù)荷會(huì)提高。由于提高而引起的效率益處高于入口溫度的提高可導(dǎo)致的效率損失。在部分負(fù)荷處，可提高再冷卻器的離開溫度并且因此提高再冷卻溫度，以實(shí)現(xiàn)更高的燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)入口溫度，只要壓縮機(jī)入口溫度保持在燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行極限內(nèi)即可。 因此，提出了與負(fù)荷依賴性再冷卻溫度結(jié)合的負(fù)荷依賴性再循環(huán)率?？紤]到冷卻器限制，還將針對(duì)(X)2捕捉系統(tǒng)優(yōu)化在冷卻之后通往(X)2捕捉設(shè)備的煙道氣溫度。CO2捕捉系統(tǒng)本身可包括不止一個(gè)捕捉系。為了優(yōu)化部分負(fù)荷運(yùn)行，停止至少一個(gè)捕捉系可為有利的。所以，最佳再循環(huán)率可變得隨起作用的捕捉系而變化。捕捉系統(tǒng)運(yùn)行與CCPP運(yùn)行的集成有利于設(shè)備總效率。在第一個(gè)控制步驟中，針對(duì)設(shè)備負(fù)荷來調(diào)節(jié)起作用的捕捉系的數(shù)量。在第二個(gè)步驟中，在具體負(fù)荷處且針對(duì)具體數(shù)量的起作用的捕捉系，調(diào)節(jié)再循環(huán)率以優(yōu)化設(shè)備效率。為此，提出兩種備選優(yōu)化策略?；蛘呤褂迷傺h(huán)率來將煙道氣中的CO2濃度控制在捕捉系統(tǒng)的起作用的(捕捉)系的最佳水平處，或者使用再循環(huán)率來將在捕捉系中的流速保持在最佳速度處。除了該方法之外，一種用于根據(jù)此方法運(yùn)行的設(shè)備是本發(fā)明的一部分。設(shè)計(jì)為用
7于優(yōu)化運(yùn)行的設(shè)備包括至少一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)、CO2捕捉系統(tǒng)、具有將流動(dòng)氣體的第一部分流引導(dǎo)到入口氣流中的煙道氣導(dǎo)管的煙道氣再循環(huán)系統(tǒng)、用以控制再循環(huán)率的至少一個(gè)控制機(jī)構(gòu)、具有溫度控制器的用以冷卻再循環(huán)煙道氣的再冷卻器，以及至少一個(gè)CO2和/或氧氣濃
度測(cè)量裝置。再循環(huán)系統(tǒng)包括煙道氣再循環(huán)線路或?qū)Ч?、用以控制再循環(huán)率的控制機(jī)構(gòu)，以及再循環(huán)煙道氣冷卻器。為了再循環(huán)，煙道氣流在HRSG的下游被分成至少兩個(gè)部分流。第一部分流通過煙道氣再循環(huán)線路返回到燃?xì)廨啓C(jī)的入口，并且第二部分流通過(X)2捕捉系統(tǒng)被引導(dǎo)到煙囪，以釋放到環(huán)境中。另外，可提供旁路來提高運(yùn)行柔性。這允許選擇通往CO2 捕捉單元的煙道氣流的再循環(huán)率的任何組合，以及將煙道氣流引導(dǎo)到煙囪。為了控制再循環(huán)率，可通過至少一個(gè)控制機(jī)構(gòu)來控制排氣流和/或再循環(huán)流。這可例如為可控風(fēng)門或固定的分路器，其結(jié)合了在煙道氣線路中的一個(gè)或兩者中、在分路器的下游的控制機(jī)構(gòu)。如上面提到的那樣，在與環(huán)境空氣混合以再引入燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)之前，典型地必須通過再冷卻器來進(jìn)一步冷卻被再循環(huán)的第一部分流。在一個(gè)實(shí)施例中，用以控制再循環(huán)率的控制機(jī)構(gòu)(例如閘門或閥)安裝在此再冷卻器的下游，以減少在此控制機(jī)構(gòu)上的熱負(fù)荷。在另一個(gè)實(shí)施例中，吹送器安裝在再循環(huán)線路和/或通往(X)2捕捉系統(tǒng)的排氣線路中。吹送器可有利于減小裝備大小，因?yàn)樘岣吡丝稍试S的壓降。實(shí)際的裝備大小僅可實(shí)現(xiàn)為在捕捉系統(tǒng)和再循環(huán)線路上具有合理的壓降?？煽朔?xì)廨啓C(jī)和HRSG設(shè)計(jì)的限制。吹送器典型地位于冷卻器的下游，這會(huì)減少它們的動(dòng)力消耗和它們必須承受的熱負(fù)荷。另外，與其中吹送器位于冷卻器的上游的設(shè)計(jì)相比，它們?cè)诜€(wěn)定的煙道氣溫度和更小的體積流量下運(yùn)行。另外，為了最小化吹送器的動(dòng)力消耗，提出了可變速度控制。因此，可使用吹送器來控制再循環(huán)率?？杀苊夤逃械貙?dǎo)致壓降的可變風(fēng)門、間門或控制閥。因此，可通過使用可變速度吹送器來減小總系統(tǒng)壓降。備選地，還可構(gòu)想到具有可控葉片或?qū)~角的吹送器。取決于設(shè)計(jì)和在煙道氣和再循環(huán)系統(tǒng)中的壓力，可使用增壓器而非吹送器。使用吹送器的另一方面是改進(jìn)設(shè)備的吹掃操作的可行性。為了確保CCPP的安全運(yùn)行，需要在可允許燃料進(jìn)入和可允許在燃?xì)廨啓C(jī)中進(jìn)行點(diǎn)燃之前用空氣對(duì)所有的導(dǎo)管、線路、HRSG和煙道氣可到達(dá)的其它封閉的容積進(jìn)行吹掃。在傳統(tǒng)的CCPP中，這典型地通過燃?xì)廨啓C(jī)的吹掃操作來完成。為此，燃?xì)廨啓C(jī)的吹掃操作被加速到吹掃速度，并且以此速度來運(yùn)行規(guī)定的對(duì)于設(shè)備而言特定的時(shí)間段。所需吹掃時(shí)間是HRSG和煙道氣導(dǎo)管容積以及在吹掃速度處的燃?xì)廨啓C(jī)的體積流量的函數(shù)。 取決于國家和可適用的規(guī)章，吹掃需求會(huì)改變。典型地需要最少5分鐘的吹掃操作，并且必須吹掃HRSG容積的3至5倍。為此，燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行典型地由其發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該發(fā)電機(jī)在靜態(tài)變頻器的幫助下作為馬達(dá)來運(yùn)行。由于(X)2捕捉系統(tǒng)、煙道氣再循環(huán)線路的較大容積的原因，并且由于煙道氣線路的分路的原因，僅使用燃?xì)廨啓C(jī)的吹掃操作可能需要非常長的吹掃時(shí)間。另外，取決于設(shè)備設(shè)計(jì)和在吹掃操作期間的體積流量，對(duì)于傳統(tǒng)的吹掃操作，可能不能確保對(duì)所有關(guān)鍵裝備的充分的吹掃。這里，可使用在煙道氣線路中的吹送器來增強(qiáng)對(duì)線路和連接到線路上的裝備的吹掃。吹送器可單獨(dú)地或結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)來使用，以確保設(shè)備有充分的吹掃。在上面的論述中，使用了燃?xì)廨啓C(jī)或CCPP的相對(duì)負(fù)荷，即分別為燃?xì)廨啓C(jī)、CCPP 的動(dòng)力輸出除以在相應(yīng)的環(huán)境狀況下的基本負(fù)荷動(dòng)力輸出。因?yàn)镃CPP負(fù)荷隨著GT負(fù)荷變化，所以可使用CCPP相對(duì)負(fù)荷，而非燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)負(fù)荷，并且反之亦然。還可構(gòu)想到使用絕對(duì)動(dòng)力而非相對(duì)動(dòng)力。


下面將在附圖的幫助下更詳細(xì)地描述本發(fā)明、其特性以及其優(yōu)點(diǎn)。參照附圖圖1示意性地顯示了具有后端(X)2吸收的、包括煙道氣再循環(huán)和可變速度吹送器的 CCPP。圖2示意性地顯示了作為相對(duì)負(fù)荷的函數(shù)的GT入口氣體的標(biāo)準(zhǔn)化(normalized) 氧氣濃度的實(shí)例。圖3示意性地顯示了作為相對(duì)負(fù)荷的函數(shù)的針對(duì)最佳(X)2捕捉效率優(yōu)化的再循環(huán)率、完全燃燒的優(yōu)化再循環(huán)率和在再冷卻器之后的再循環(huán)的煙道氣的再冷卻溫度的實(shí)例。圖4示意性地顯示了具有后端(X)2吸收的包括煙道氣再循環(huán)、氧氣富集和可變速度吹送器的CCPP。
具體實(shí)施例方式用于執(zhí)行提出的方法的動(dòng)力設(shè)備包括傳統(tǒng)的CCPP、用于煙道氣再循環(huán)的裝備和 CO2捕捉系統(tǒng)18。在圖1中顯示了具有后燃燒捕捉和煙道氣再循環(huán)的典型的布置。對(duì)驅(qū)動(dòng)第一發(fā)電機(jī)25的渦輪機(jī)6供應(yīng)壓縮機(jī)入口氣體3和燃料5。壓縮機(jī)入口氣體3是環(huán)境空氣2和通過煙道氣再循環(huán)線路再循環(huán)的煙道氣的混合物。入口氣體在壓縮機(jī)1中被壓縮。壓縮氣體在燃燒器4中用于燃燒燃料5，并且加壓熱氣在渦輪7中膨脹。它的主要輸出是電功率和熱煙道氣8。燃?xì)廨啓C(jī)的熱煙道氣8通過HRSG9，HRSG9產(chǎn)生用于蒸汽輪機(jī)13的新鮮蒸汽30。 蒸汽輪機(jī)13或者與燃?xì)廨啓C(jī)6和第一發(fā)電機(jī)25布置成單軸構(gòu)造，或者布置成多軸構(gòu)造來驅(qū)動(dòng)第二發(fā)電機(jī)26。另外，從蒸汽輪機(jī)13中抽取蒸汽，并且通過蒸汽線路15將該蒸汽供應(yīng)給CO2捕捉系統(tǒng)18。蒸汽以降低的溫度或作為冷凝物通過返回線路17返回到蒸汽循環(huán)，并且被再次引入蒸汽循環(huán)中。簡化了蒸汽循環(huán)并且將其示意性地顯示為不具有不同的蒸汽壓力水平、給水泵等，因?yàn)檫@些不是本發(fā)明的主題。來自HRSG的煙道氣19的第一部分流21再循環(huán)到燃?xì)廨啓C(jī)6的壓縮機(jī)1的入口， 它在該入口處與環(huán)境空氣2混合。在與環(huán)境空氣2混合之前，第一部分流21在再循環(huán)煙道氣冷卻器27中被冷卻。來自HRSG的煙道氣19的第二部分流20被風(fēng)門四引導(dǎo)到(X)2捕捉系統(tǒng)18。此第二部分流20被在(X)2捕捉系統(tǒng)18之前的煙道氣冷卻器23冷卻。為了增強(qiáng)煙道氣流和控制再循環(huán)率，在煙道氣冷卻器23和(X)2捕捉系統(tǒng)18之間安裝了通往(X)2捕捉系統(tǒng)10的可變速度煙道氣吹送器，并且用于再循環(huán)的可變速度煙道氣吹送器11安裝在再循環(huán)煙道氣冷卻器27的下游，在混合煙道氣的再循環(huán)的第一部分流21與環(huán)境空氣2之前。
CO2耗盡的煙道氣22通過煙囪32從CO2捕捉系統(tǒng)18中釋放到環(huán)境中。在CO2捕捉系統(tǒng)18不運(yùn)行的情況下，可通過煙道氣旁路M來繞過(X)2捕捉系統(tǒng)18。在正常運(yùn)行期間，捕捉到的C0231將在(X)2壓縮機(jī)中被壓縮，并且壓縮(X)2將被向前運(yùn)送，以進(jìn)行存儲(chǔ)或進(jìn)一步處理。提出了用以測(cè)量氧氣濃度和/或CO2濃度的測(cè)量裝置，以便更好地控制不同的氣流的氧氣濃度。例如，可應(yīng)用入口空氣CO2和/或A測(cè)量裝置36來更好地控制燃?xì)廨啓C(jī)6 的入口氣體成分。為了控制燃?xì)廨啓C(jī)的煙道氣成分，可例如應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)煙道氣(X)2和/或 O2測(cè)量裝置37。由于在HRSG9的下游的更低的煙道氣溫度的原因，通過HRSG煙道氣CO2和 /或A測(cè)量裝置38來測(cè)量在HRSG9的下游的煙道氣成分可為有利的。除了傳統(tǒng)的氣相色譜法之外，還存在若干不同的方法、系統(tǒng)和測(cè)量裝置來測(cè)量不同的氣流的氧氣濃度和CO2濃度。可例如使用非色散紅外線(NDIR) CO2傳感器或化學(xué)CO2傳感器來容易地測(cè)量C02。除了別的之外，可使用氧化鋯傳感器、電化學(xué)或流電傳感器、紅外傳感器、超聲傳感器和激光技術(shù)來測(cè)量氧氣濃度?？焖僭诰€傳感器可應(yīng)用于優(yōu)化的操作。圖2示意性地顯示了作為穩(wěn)定的完全燃燒所需要的相對(duì)負(fù)荷的函數(shù)的在GT入口氣體處的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度的實(shí)例。對(duì)在基本負(fù)荷操作時(shí)需要的氧氣濃度進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。在低負(fù)荷處，當(dāng)燃燒器以擴(kuò)散火焰工作時(shí)，盡管有低的火焰溫度，所需超量氧氣是低的，并且入口空氣的對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度INffi是低的。一旦燃燒器以預(yù)混合火焰運(yùn)行， 所需超量氧氣和入口空氣的對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度INffi就提高到最大值。在不斷提高的負(fù)荷的情況下，火焰溫度上升，這有利于完全燃燒，并且允許入口空氣的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度INq2 降低。在高負(fù)荷(典型地超過80至90%相對(duì)負(fù)荷P,el)處，火焰溫度典型地高到足以確保完全燃燒，并且會(huì)達(dá)到入口空氣的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度INffi的最小值。在負(fù)荷進(jìn)一步提高的情況下，壓縮機(jī)入口質(zhì)量典型地仍然會(huì)增加。但是，與入口質(zhì)量流量相關(guān)的具體燃料消耗也會(huì)增加，并且因此入口空氣的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度INffi再次提高到直至基本負(fù)荷。取決于燃燒器，在低負(fù)荷處，不可能有具有低氧氣濃度的穩(wěn)定的引燃。那么將需要比圖2中所示的氧氣濃度更高的氧氣濃度。因此，從約5%負(fù)荷至約20%負(fù)荷的線僅給出為虛線。圖3示意性地顯示了用于優(yōu)化再循環(huán)率和再冷卻溫度的、考慮了燃?xì)廨啓C(jī)6的入口空氣的所需標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度INffi的實(shí)例。由虛線所指示的最佳CO2捕捉效率的再循環(huán)率r。apture是在煙道氣中保持恒定的高 CO2濃度所需要的再循環(huán)率的變化的實(shí)例。從基本負(fù)荷開始，最佳(X)2捕捉效率的再循環(huán)率 r。aptureR以細(xì)微的梯度向下增加到約50%負(fù)荷。在約50%和100%之間的負(fù)荷范圍中，典型地通過渦輪入口溫度和可變?nèi)肟趯?dǎo)葉控制的組合來控制負(fù)荷。所以，對(duì)于入口質(zhì)量流量而言特定的燃料噴射保持接近恒定，并且具體的(X)2產(chǎn)生量保持幾乎恒定。在約50%負(fù)荷以下，可變?nèi)肟趯?dǎo)葉處于它們的關(guān)閉位置處，入口質(zhì)量流量實(shí)際上保持恒定，并且燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷僅由渦輪入口溫度控制。一旦入口質(zhì)量流量接近恒定，具體的CO2產(chǎn)生量會(huì)隨著渦輪入口溫度的降低而降低。用以在煙道氣中保持恒定的(X)2濃度的所需再循環(huán)率會(huì)對(duì)應(yīng)地提尚ο但是，考慮到來自燃?xì)廨啓C(jī)6的入口空氣的所需標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度INffi，必須應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)再循環(huán)率rCT來進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)操作。在基本負(fù)荷處，系統(tǒng)被優(yōu)化以獲得完全燃燒和CO2捕捉系統(tǒng)的高的再循環(huán)率，并且在此實(shí)例中，燃?xì)廨啓C(jī)再循環(huán)率rCT等于在基本負(fù)荷處的最佳CO2捕捉效率的再循環(huán)率r。apt_。如在圖2的幫助下所論述的那樣，當(dāng)降低負(fù)荷時(shí)需要提高燃?xì)廨啓C(jī)的入口空氣的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度1化2。對(duì)應(yīng)地，必須降低可利用燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)的燃?xì)廨啓C(jī)再循環(huán)率rCT。僅在非常低的負(fù)荷處，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)以擴(kuò)散火焰運(yùn)行時(shí)，可典型地將燃?xì)廨啓C(jī)再循環(huán)率rCT提高回來，以達(dá)到最優(yōu)(X)2濃度需要的水平。取決于燃燒器，在低負(fù)荷處，不可能有具有低氧氣濃度的穩(wěn)定燃燒。在此情況下， 在約5%負(fù)荷處僅可實(shí)現(xiàn)更小的再循環(huán)率。因此，從約5%負(fù)荷至約20%負(fù)荷的線僅給出為虛線。通過控制再循環(huán)質(zhì)量流量，控制在再循環(huán)煙道氣再冷卻器07)之后的溫度，以及考慮環(huán)境空氣的溫度和壓縮機(jī)1的入口質(zhì)量流量，可控制壓縮機(jī)1的入口溫度。在基本負(fù)荷處，再冷卻溫度典型地受到再循環(huán)煙道氣再冷卻器(XT)的容量限制， 并且取決于可用的熱沉。在具有來自河或海的冷卻水的冷卻水冷卻器的情況下，水溫規(guī)定了可行的再冷卻溫度。在空氣冷卻器的情況下，最小再冷卻溫度典型地為超過環(huán)境溫度5 至10°C。取決于再循環(huán)率，壓縮機(jī)入口溫度的溫升更小。如果需要來自CCPP的具體的部分負(fù)荷動(dòng)力輸出，則降低渦輪入口溫度或熱氣溫度，并且根據(jù)運(yùn)行概念來關(guān)閉可變?nèi)肟趯?dǎo)葉，直到達(dá)到目標(biāo)動(dòng)力為止。兩者均導(dǎo)致設(shè)備效率的降低，其與相對(duì)負(fù)荷的降低成比例。通過控制壓縮機(jī)入口溫度，可控制設(shè)備的基本負(fù)荷動(dòng)力。具體而言，壓縮機(jī)入口溫度的上升會(huì)導(dǎo)致基本負(fù)荷動(dòng)力的降低。所以，可在基本負(fù)荷處或在提高的相對(duì)動(dòng)力處到達(dá)上面提到的具體動(dòng)力輸出。只要由于以提高的相對(duì)負(fù)荷運(yùn)行所引起的效率增益大于由于以升高的入口溫度運(yùn)行引起的效率損失，升高壓縮機(jī)入口溫度就可提高總效率。對(duì)于每個(gè)負(fù)荷設(shè)置點(diǎn)可確定對(duì)于設(shè)備而言特定的最佳壓縮機(jī)入口溫度。根據(jù)最佳壓縮機(jī)入口溫度、環(huán)境空氣2的溫度和對(duì)于負(fù)荷而言特定的燃?xì)廨啓C(jī)再循環(huán)率rCT， 可確定最佳再冷卻溫度Tra(ral。在基本負(fù)荷處，這可受到再冷卻器的冷卻容量的限制。在更低的負(fù)荷處，可升高再冷卻溫度Treratjl，直到環(huán)境空氣和經(jīng)再冷卻的煙道氣的混合物達(dá)到可允許的最大壓縮機(jī)入口溫度。在此實(shí)例中，最大可允許壓縮機(jī)入口溫度為固定值。但是，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)再循環(huán)率會(huì)隨著負(fù)荷改變，獲得恒定的混合溫度所需要的再冷卻溫度Tratral也會(huì)隨著負(fù)荷改變。取決于燃?xì)廨啓C(jī)6的設(shè)計(jì)，可允許的最大壓縮機(jī)入口溫度不是恒定的。例如在壓縮機(jī)端部溫度或來自中間壓縮機(jī)的冷卻空氣放氣溫度是限制性因素的情況下可為這種情況。所以，將獲得再冷卻溫度的不同的限制函數(shù)。在進(jìn)一步提煉的實(shí)施例中，例如還可考慮環(huán)境壓力、濕度和入口 /出口壓降的影響，以確定對(duì)于負(fù)荷而言特定的最佳壓縮機(jī)入口溫度和對(duì)應(yīng)的最佳再冷卻溫度。為了進(jìn)一步增強(qiáng)運(yùn)行柔性和克服在部分負(fù)荷和基本負(fù)荷處的再循環(huán)率的限制，提出了燃?xì)廨啓C(jī)入口氣體的氧氣富集。圖4示意性地顯示了在具有后端CO2吸收、包括煙道氣再循環(huán)和可變速度吹送器的CCPP中的氧氣富集的布置。布置和功能基于圖1中顯示的布置和功能。另外，ASU(空氣分離單元) 布置在壓縮機(jī)1的上游。空氣分離單元觀將氧氣或富氧空氣34從入口空氣2的一部分中分離出來。氧氣或富氧空氣34與環(huán)境空氣2和來自煙道氣再循環(huán)線路的再循環(huán)的煙道氣混合。氧氣耗盡的空氣35傾泄到大氣中。在本申請(qǐng)中，可應(yīng)用具有低溫分離的傳統(tǒng)的ASU。但是，可應(yīng)用需要更少的能量的基于薄膜的分離技術(shù)。它們可為特別有利的，因?yàn)樘岢龅倪^程僅需要富氧空氣而不需要純氧氣。預(yù)見到用以控制環(huán)境空氣與氧氣富集(物)的比率的控制機(jī)構(gòu)，例如閥、風(fēng)門或吹送器(未示出)。在上面且在附圖中描述的示例性實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員公開了不同于示例性實(shí)施例但包含在本發(fā)明的范圍中的實(shí)施例。例如，可為有利的是僅使用富氧空氣34而不在空氣分離單元觀之后將其與環(huán)境空氣2混合，以及直接混合此富氧空氣34與再循環(huán)的煙道氣(第一部分流21)，以獲得壓縮機(jī)入口氣體3。這可降低提高混合物的總氧氣濃度的動(dòng)力需求，因?yàn)楸∧し蛛x技術(shù)的動(dòng)力需求典型地與濃度的提高成比例，并且如果不與環(huán)境空氣發(fā)生混合，則會(huì)降低最大氧氣濃度。另外，例如，可在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒液體燃料，而非燃料氣體5。為了實(shí)現(xiàn)使用CO或未燃燒的烴排放作為控制參數(shù)的控制方法，必須將CO或未燃燒的烴排放測(cè)量裝置安裝在燃?xì)廨啓C(jī)6的下游。它可例如安裝在燃?xì)廨啓C(jī)煙道氣(X)2和/或&測(cè)量裝置37的位置處或在HRSG煙道氣(X)2和/或&測(cè)量裝置的對(duì)應(yīng)測(cè)量裝置38的位置處。它也可為組合的測(cè)量裝置。部件列表1 壓縮機(jī)2 環(huán)境空氣3 壓縮機(jī)入口氣體4 燃燒器5 用于GT的燃料氣體6 燃?xì)廨啓C(jī)GT7 渦輪8 來自燃?xì)廨啓C(jī)的熱煙道氣9 HRSG(熱回收蒸汽發(fā)生器)10 用于第二部分流(通往(X)2捕捉系統(tǒng))的煙道氣吹送器11 用于第一部分流(煙道氣再循環(huán))的煙道氣吹送器12 旁路閘門或閥13 蒸汽輪機(jī)14 冷凝器15 用于CO2捕捉的蒸汽抽取16 給水17 冷凝物返回線路18 CO2捕捉系統(tǒng)19 來自HRSG的煙道氣20 第二部分流(通往(X)2捕捉系統(tǒng)的煙道氣線路)21 第一部分流(煙道氣再循環(huán))22 CO2耗盡的煙道氣23 煙道氣冷卻器(用于第二部分流)24 通往煙囪的煙道氣旁路25 第一發(fā)電機(jī)
26第二發(fā)電機(jī)27再循環(huán)煙道氣再冷卻器(用于第一部分流)28ASU (空氣分離單元)29煙道氣分路器30新鮮蒸汽31捕捉到的CD232煙囪3334氧氣/富氧燃料35氧氣耗盡的空氣 36入口空氣CO2和/或O2測(cè)量裝置37燃?xì)廨啓C(jī)煙道氣CO2和/或O2測(cè)量裝置38HRSG煙道氣CO22和/或O2測(cè)量裝置 CCPP聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備COE電成本IN02在入口空氣中的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度Prel CCPP的相對(duì)負(fù)荷rGT 燃?xì)廨啓C(jī)再循環(huán)率rcopture 最佳CO2捕捉效率的在循環(huán)率Trecool再冷卻溫度
權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)行具有CO2捕捉系統(tǒng)(18)和煙道氣再循環(huán)系統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備 (CCPP)的方法，其特征在于，依賴于負(fù)荷來控制再循環(huán)的煙道氣的煙道氣再循環(huán)率和再冷卻溫度(Traral),以優(yōu)化包括所述CO2捕捉系統(tǒng)(18)的設(shè)備的總效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將氧氣或富氧空氣(34)摻合到所述聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備的燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)(1)的入口氣體C3)中，以允許有更高的煙道氣再循環(huán)率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，作為所述聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備的相對(duì)負(fù)荷(Pm1)的函數(shù)來給出在所述入口空氣中的最小標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度(INJ，并且通過所述再循環(huán)率的改變和/或氧氣或富氧空氣(34)的摻合來控制在所述入口空氣中的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度(INq2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述再循環(huán)率是在這樣一種情況下的最高可行再循環(huán)率在所述入口空氣中的標(biāo)準(zhǔn)化氧氣濃度(INJ保持足以關(guān)于低CO和未燃燒的烴排放來確保完全燃燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，作為實(shí)測(cè)CO 和/或未燃燒的烴排放的函數(shù)來調(diào)節(jié)所述再循環(huán)率和/或氧氣或富氧空氣(34)的摻合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，作為實(shí)測(cè)燃燒器脈動(dòng)的函數(shù)來調(diào)節(jié)所述再循環(huán)率和/或氧氣或富氧空氣(34)的摻合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述再循環(huán)率保持超過最小值，以確保通過所述CO2捕捉系統(tǒng)(18)的所需的最小流量。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，作為相對(duì)負(fù)荷 (Prel)的函數(shù)來控制所述再冷卻溫度(Tre。。J。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，作為相對(duì)負(fù)荷 (Prei)和所述再循環(huán)率的函數(shù)來控制所述再冷卻溫度(TreraJ。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的壓縮機(jī)入口目標(biāo)溫度是相對(duì)負(fù)荷(Pm)的函數(shù)，并且通過控制所述再冷卻溫度 (Trecool)和所述再循環(huán)率的組合來控制所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的壓縮機(jī)入口目標(biāo)溫度。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在用于再循環(huán)的可變速度煙道氣吹送器(11)的幫助下和/或在用于被引導(dǎo)到所述CO2捕捉系統(tǒng)(18)的煙道氣的通往CO2捕捉系統(tǒng)的可變速度煙道氣吹送器(10)的幫助下，控制所述再循環(huán)率。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，用于再循環(huán)的煙道氣吹送器和/或通往(X)2捕捉系統(tǒng)的煙道氣吹送器用來增強(qiáng)吹掃操作。
13.一種具有CO2捕捉系統(tǒng)(18)的聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備，其特征在于，所述聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)為以便根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法運(yùn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述動(dòng)力設(shè)備(1)，其特征在于，所述動(dòng)力設(shè)備(1)包括燃?xì)廨啓C(jī) (6)、熱回收蒸汽發(fā)生器(9)、蒸汽輪機(jī)(13)、具有再循環(huán)煙道氣再冷卻器(XT)的煙道氣再循環(huán)線路、通往所述CO2捕捉系統(tǒng)(18)的煙道氣線路、煙道氣冷卻器(23)，以及在再循環(huán)的煙道氣和環(huán)境空氣的混合點(diǎn)與所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的所述壓縮機(jī)(1)之間的至少一個(gè)氧氣和 /或CO2測(cè)量裝置(36)和/或在所述燃?xì)廨啓C(jī)(6)的下游的至少一個(gè)氧氣和/或CO2測(cè)量裝置(37，38)和/或至少一個(gè)CO和/或未燃燒的烴測(cè)量裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的動(dòng)力設(shè)備(1)，其特征在于，所述動(dòng)力設(shè)備(1)包括用于再循環(huán)的可變速度煙道氣吹送器(11)和/或用于被引導(dǎo)到所述CO2捕捉系統(tǒng)(18)的煙道氣的通往(X)2捕捉系統(tǒng)的可變速度煙道氣吹送器(10)，以控制所述再循環(huán)率。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的動(dòng)力設(shè)備(1)，其特征在于，所述動(dòng)力設(shè)備(1)包括空氣分離單元08)，以用于將氧氣或富氧空氣(34)摻合到所述壓縮機(jī) ⑵的入口氣體中。
全文摘要
因?yàn)镃O2被確認(rèn)為主要的溫室氣體，所以它的捕捉和存儲(chǔ)對(duì)于控制全球變暖而言是必要的。具有CO2捕捉系統(tǒng)(18)的CCPP(聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力設(shè)備)的柔性的、優(yōu)化的運(yùn)行將提高設(shè)計(jì)為進(jìn)行CO2捕捉的CCPP的競爭力，并且將允許此種設(shè)備的更早引入。本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種用于具有煙道氣再循環(huán)和CO2捕捉系統(tǒng)(18)的CCPP的優(yōu)化運(yùn)行的方法以及設(shè)計(jì)為根據(jù)此方法運(yùn)行的設(shè)備。為此，提出組合兩個(gè)參數(shù)來優(yōu)化設(shè)備總效率。這些是在煙道氣中的CO2濃度和再循環(huán)的煙道氣的再冷卻溫度。另外，發(fā)現(xiàn)控制傳送到CO2捕捉系統(tǒng)(18)的煙道氣流是有利的。作為負(fù)荷的函數(shù)來給出這些參數(shù)，以優(yōu)化包括CO2捕捉系統(tǒng)(18)的設(shè)備的總效率。除了該方法之外，設(shè)計(jì)為根據(jù)此方法運(yùn)行的動(dòng)力設(shè)備是本發(fā)明的主題。另外，提出將氧氣或富氧空氣摻合到燃?xì)廨啓C(jī)入口氣體(3)中來增強(qiáng)可操作性。
文檔編號(hào)F02C3/34GK102265004SQ200980153118
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者C·馬耶, C·魯赫蒂, F·德勞克斯, H·納格爾, J·霍夫曼, M·維爾蘇姆, 李洪濤 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司