СПОСОБ ДООБОРУДОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Российский патент 2017 года по МПК F02C6/18 F23J15/06 

Настоящее изобретение относится к способу дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции, которая должна дооборудоваться устройством отделения CO₂.

Отделение газообразного СО₂ из потока отходящего газа установки внутреннего сгорания позволяет уменьшить выброс СО₂ в атмосферу. Это, в частности, с точки зрения регламентируемых государственных и межгосударственных мер по уменьшению объемов выброса СО₂ является экономическим затратным фактором, которому уделяется все большее внимание в хозяйственном перспективном планировании многих предприятий.

В то же самое время такой способ отделения СО₂ также делает возможным целенаправленное накопление газообразного СО₂, который может снова использоваться в качестве исходного вещества в специальных технологических способах. В соответствии с этим СО₂ может рассматриваться и как ценное основное вещество. Таким способом для технического применения СО₂ является, например, способ «повышения нефтеотдачи пласта» (EOR) - англ. „Enhanced Oil Recovery», при котором СО₂ закачивается под давлением в подземные геологические пласты нефтяных месторождений с тем, чтобы он растворялся в имеющейся в этих нефтяных месторождениях сырой нефти и одновременно приводил к уменьшению вязкости сырой нефти. Вследствие понижения вязкости текучесть нефти существенно увеличивается и при меньшем сопротивлении течению ее можно легче извлекать из структур горных пород. Одновременно закачанный под давлением в подземные месторождения нефти СО₂ служит для того, чтобы повышать окружающее давление в месторождениях, вследствие чего может достигаться направленная текучесть измененной в отношении ее вязкости сырой нефти.

Введенный в нефтяные месторождения газообразный СО₂ происходит в настоящее время еще в большинстве случаев из процессов газоперерабатывающей промышленности. В последние годы оказалось, однако, что затратная транспортировка полученного таким способом СО₂ от пунктов переработки до нефтяных месторождений требует иногда большой и дорогой системы трубопроводов. Создание такой сети приводит, опять-таки, к значительному увеличению затрат на СО₂ и тем самым затрат на добываемую с помощью СО₂ сырую нефть.

Поэтому частично уже перешли к тому, чтобы переработку природного газа размещать недалеко от нефтяных месторождений. Так как при добыче нефти, как правило, получают и природный газ в качестве побочного продукта, добытый там природный газ может перерабатываться с относительно невысокими затратами и СО₂, следовательно, может добываться с относительно менее высокими затратами.

Другие усилия направляются на то, чтобы в нефтедобывающих регионах выделять СО₂ из используемых для добычи нефти энергетических установок внутреннего сгорания. Установки внутреннего сгорания вследствие больших запасов природного газа в нефтедобывающих регионах исполнены в большинстве случаев в виде газовых турбин. Для этого установка внутреннего сгорания для эксплуатации оборудуется соответствующим устройством отделения СО₂, причем полученный с помощью устройства отделения СО₂ в последующем может перерабатываться. Полученный таким путем СО₂ может также закачиваться под давлением непосредственно в нефтяные месторождения для улучшения добычи нефти. Оборудование установки внутреннего сгорания устройством отделения СО₂ происходит при этом, как правило, таким образом, что оба компонента проектируются и объединяются друг с другом в единой установке, причем оба компонента в отношении их эксплуатации согласуются соответственно с другим компонентом.

Хотя установка внутреннего сгорания на основе происходящего в ней окислительного сжигания и может производить СО₂ в относительно больших количествах, его отделение в подключенном за ней устройстве отделения СО₂ возможно только посредством энергоемкого процесса отделения СО₂. Это дополнительное потребление энергии, с одной стороны, уменьшает эффективность получения СО₂ таким способом в отношении затрат и к тому же общую эффективность системы из установки внутреннего сжигания и устройства отделения СО₂.

Следовательно, желательно предложить соответствующий способ дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции устройством отделения СО₂, причем способ дооборудования не должен ограничивать полезную мощность газовой турбины, в частности электрическую полезную мощность газовой турбины. Кроме того, желательно дооборудовать уже существующую газотурбинную электростанцию таким образом, чтобы стало возможным эффективное отделение СО₂ из дымового газа газотурбинной электростанции. Особенно предпочтительно должно проводиться такое дооборудование газотурбинной электростанции, которое делает возможной по существу энергонезависимую работу аэрогидродинамически связанного с ней устройства отделения CO₂.

Эти лежащие в основе изобретения задачи решаются способом дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции согласно пункту 1 формулы изобретения.

В частности, изобретение реализуется способом дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции, причем способ имеет, по меньшей мере, следующие этапы:

- аэрогидродинамическое соединение газовой турбины (5) с трубопроводом (2) дымового газа, пригодным для пропуска выработанного газовой турбиной (5) дымового газа;

- связывание трубопровода (2) дымового газа с устройством выработки пара (10), которое аэрогидродинамически соединено с водно-паровым контуром (11), а через этот водно-паровой контур (11) может приводиться в действие устройство (12) выработки электрического тока;

- аэрогидродинамическое соединение устройства (20) отделения СО₂ с трубопроводом (2) дымового газа для отделения СО₂ из дымового газа в трубопроводе (2) дымового газа, а также

- электрическое соединение устройства (12) выработки электрического тока с устройством (20) отделения СО₂, предпочтительно для по существу энергонезависимой работы устройства (20) отделения СО₂.

Здесь, а также в последующем электрическое соединение должно рассматриваться в его самом широком значении. В частности, электрическое соединение должно охватывать прямое, а также косвенное электрическое соединение.

Также возможно, что устройство выработки электрического тока соединяется с другими потребляющими электрическую энергию компонентами с тем, чтобы они могли эксплуатироваться в производственном отношении. Такие компоненты частично описаны ниже.

Здесь, как и в дальнейшем, также в широком смысле должно рассматриваться понятие газотурбинной электростанции. В частности, соответствующие изобретению газотурбинные электростанции охватывают также базирующиеся на газовых турбинах установки внутреннего сгорания, которые используются в нефтедобывающей промышленности, а также химической промышленности. Соответствующие изобретению газотурбинные электростанции не предусмотрены, однако, в установке комбинированного цикла, а исполнены лишь как электростанция одного цикла или простого цикла.

Кроме того, соответствующие изобретению газотурбинные электростанции относятся к обычным и пока не к более поздним расширенным конструкциям, к примеру такого типа, что они могли бы оснащаться устройством отделения СО₂ без дополнительных технических изменений. Т.е. соответствующие изобретению газотурбинные электростанции не являются, в частности, «готовыми к улавливанию СО₂» электростанциями.

Согласно изобретению способ дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции позволяет соответствующее подключение различных функциональных компонентов электростанции таким образом, что может обеспечиваться энергоэффективная работа при одновременном отделении СО₂ из дымового газа газовой турбины. Для этого газовая турбина прежде всего оборудуется трубопроводом дымового газа таким образом, что вырабатываемый газовыми турбинами во время сжигания дымовой газ может соответствующим образом отводиться. Путем связывания трубопровода дымового газа с устройством выработки пара тепло, которое содержится в дымовом газе, соответствующим образом переводится на водно-паровой контур. Этот водно-паровой контур исполнен, кроме того, для того, чтобы приводить в действие устройство выработки электрического тока.

После произошедшей передачи тепла посредством устройства выработки пара дымовой газ должен подводиться к устройству отделения СО₂, поэтому должно проводиться аэрогидродинамическое соединение трубопровода дымового газа с таким устройством отделения СО₂. Посредством электрического связывания устройства выработки электрического тока с устройством отделения СО₂ потребляющие электрическую энергию компоненты устройства отделения СО₂ могут обеспечиваться электрической энергией особенно энергоэффективно. Электрическая энергия, которая возникает путем извлечения тепла из дымового газа посредством устройства выработки пара, допускает, следовательно, работу устройства отделения СО₂ без необходимости использования электрической энергии, которая произведена в процессе работы газовой турбины на электростанции.

Прежде всего способ дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции предусматривает предоставление другого источника выработки электрического тока, а именно устройства выработки электрического тока, который предусмотрен, в частности, лишь для предоставления электрической энергии компонентам устройства отделения СО₂. Кроме того, можно также, конечно, произведенную так электрическую энергию предоставлять и другим потребляющим электрическую энергию компонентам, которые находятся в соответствующем взаимодействии или с трубопроводом дымового газа, или подключенными им компонентами.

Дооборудование уже существующей газотурбинной электростанции позволяет дооснастить электростанцию в отношении ее функциональности. Так, при работе газотурбинной электростанции не только вырабатывается электрическая энергия, но и целенаправленно собирается также СО₂, который, к примеру, может использоваться при добыче нефти. Для этого необходимо отвести СО₂ из устройства отделения СО₂ и подвести в соответствующей форме к месторождениям нефти. Поскольку в регионах нефтедобычи для предоставления электрической энергии, как правило, используются и газотурбинные электростанции, СО₂ может производиться непосредственно на месте, т.е. недалеко от нефтяных месторождений. Следовательно, становится излишней энергетически неэффективная и требующая больших затрат транспортировка СО₂ на большие расстояния.

К тому же, газотурбинные электростанции при дооборудовании в отношении их электрической производительности не ограничиваются, так что они могут и далее поставлять электрическую энергию без ограничений в тех количествах, на которые они первоначально были рассчитаны. Необходимая для отделения СО₂ электрическая энергия может предоставляться полностью или же, по крайней мере, большей частью устройством выработки электрического тока.

Согласно первой, особенно предпочтительной форме применения соответствующего изобретению способа дооборудования предусмотрено, что этап электрического соединения устройства выработки электрического тока с устройством отделения СО₂ включает в себя или является соединением, по меньшей мере, с одним насосом устройства отделения СО₂. Соответственно этому способ допускает работу входящих в состав устройства отделения СО₂ насосов за счет выработанной устройством выработки электрического тока электрической энергии. Потребления выработанной в другом месте электрической энергии поэтому не требуется. При этом следует также обратить внимание на то, что в устройстве отделения СО₂, как правило, насосы могут быть основными потребляющими электроэнергию компонентами. Путем обеспечения этих насосов только лишь электрической энергией из устройства выработки электрического тока может заметно повышаться общая эффективность включающей в себя устройство отделения СО₂ газотурбинной электростанции.

Согласно другой форме применения соответствующего изобретению способа предусмотрено, что устройство отделения СО₂ включает в себя, по меньшей мере, одну секцию абсорбера и, по меньшей мере, одну секцию десорбера, которые аэрогидродинамически соединены друг с другом, причем, в частности, этап аэрогидродинамического соединения устройства отделения СО₂ с трубопроводом дымового газа включает в себя или является аэрогидродинамическим соединением, по меньшей мере, с одной секцией абсорбера. Соответственно осуществлению устройство отделения СО₂ включает в себя, следовательно, секцию абсорбера, в которой, как правило, детергентом вымывается СО₂ из дымового газа газовой турбины. Для извлечения детергента или для отделения удаленного таким путем СО₂ от детергента детергент термически обрабатывается в секции десорбера. Термическая обработка требует, как правило, температур как минимум 100°C или выше и обеспечивает после десорбции СО₂ из детергента целенаправленное разделение обоих веществ. Газообразный СО₂ может отводиться в соответствующей форме. Детергент снова становится пригодным для дальнейшей абсорбции СО₂ в секции абсорбера и снова подводится в нее.

Детальное отображение отдельных процессов в таком устройстве отделения СО₂, которое включает в себя, по меньшей мере, одну секцию абсорбера и, по меньшей мере, одну секцию десорбера, можно найти в DE 102012202703.3. Этот документ должен к тому же обязательно путем ссылки также включаться в настоящую заявку.

Согласно другой форме применения соответствующего изобретению способа дополнительно включается этап термического связывания водно-парового контура с устройством отделения СО₂, в частности этап термического связывания водно-парового контура с секцией десорбера устройства отделения СО₂. Термическое связывание позволяет извлекать тепловую энергию из водно-парового контура и подводить ее к устройству отделения СО₂. Устройство отделения СО₂ вследствие предоставления дополнительной тепловой энергии может эксплуатироваться особенно энергоэффективно. В частности, если устройство отделения СО₂ включает в себя, по меньшей мере, одну секцию абсорбера, а также, по меньшей мере, одну секцию десорбера, то оказывается целесообразным термический отвод тепловой энергии из водно-парового контура для работы секции десорбера. Поскольку секция десорбера во время работы должна обеспечиваться тепловой энергией, извлеченная из водно-парового контура тепловая энергия может, следовательно, предоставляться соответствующим способом секции десорбера. Одновременно термическое связывание водно-парового контура с устройством отделения СО₂ может представлять собой подходящий поглотитель тепла в водно-паровом контуре, который только и делает возможной работу соединенного с водно-паровым контуром устройства выработки пара.

Согласно другой форме применения соответствующего изобретению способа может быть включен другой этап аэрогидродинамического соединения устройства отделения СО₂ с сетью снабжения СО₂, который, в частности, разработан как этап аэрогидродинамического соединения секции десорбера устройства отделения СО₂ с сетью обеспечения СО₂. Сеть обеспечения СО₂ служит при этом для обеспечения нефтедобывающей промышленности необходимым количеством СО₂. Путем непосредственной подачи СО₂ в соответствующую сеть обеспечения СО₂ может непосредственно и особенно экономически эффективно поставляться нефтедобывающей промышленности.

Согласно другой форме применения соответствующего изобретению способа, кроме того, с водно-паровым контуром аэрогидродинамически связывается охлаждающий контур, потребляющие электроэнергию электрические компоненты которого соединяются электрически с устройством выработки электрического тока, или его тепловая энергия предоставляется устройству отделения СО₂. Этот охлаждающий контур может быть исполнен, например, как тепловое связывание водно-парового контура с устройством отделения СО₂, как описано выше.

Этот охлаждающий контур может быть исполнен также как внешний охлаждающий контур, который может предоставлять холодопроизводительность. В частности, охлаждающий контур может включать в себя также охладительные башни, которые пригодны для обеспечения охлаждающего контура надлежащей холодопроизводительностью.

Согласно другой предпочтительной форме осуществления изобретения, кроме того, вслед за устройством отделения CO₂ аэрогидродинамически подключена холодильная установка, предназначенная для того, чтобы во время работы вызывать конденсацию воды из газового потока, выходящего из устройства отделения СО₂. Холодильная установка, следовательно, делает возможным предоставление жидкой воды, которая вышла из устройства отделения СО₂. Конденсированная в холодильной установке вода происходит при этом большей частью из процесса сжигания в газовой турбине, в которой горючее вещество, предпочтительно природный газ, при сгорании превращается в СО₂ и воду. Вследствие относительно большого количества природного газа, потребляемого при работе газовой турбины на электростанции, вода может образовываться в промышленно применимом количестве. Она после конденсации в холодильной установке может использоваться для других промышленных или применяемых на электростанции способов. Возможно также, что вода, конденсированная таким путем, может подаваться для использования человеком.

Согласно другой предпочтительной форме применения соответствующего изобретению способа с трубопроводом дымового газа соединяется теплообменник, предназначенный для того, чтобы передавать тепло из дымового газа в трубопроводе дымового газа на выходящий из устройства отделения СО₂ газовый поток. Тем самым, с одной стороны, из подведенного к устройству отделения СО₂ дымового газа извлекается тепло, вследствие чего он может охлаждаться до требующейся для работы устройства отделения СО₂ температуры. Одновременно к выходящему из устройства отделения СО₂ газовому потоку может подводиться тепло, так что этот газовый поток может выходить примерно как из дымовой трубы вследствие конвекционной циркуляции воздуха. При этом температурный уровень подведенного к устройству отделения СО₂ дымового газа составляет, как правило, от 30°C до 100°C, предпочтительно от 30°C до 50°C, причем этот температурный уровень при прохождении через устройство отделения СО₂ остается постоянным. После термической обработки вышедшего из устройства отделения СО₂ газового потока в описанной выше холодильной установке температурный уровень может снижаться примерно до 10-25°C. Вследствие этого относительно низкого по сравнению с температурой окружающего воздуха температурного уровня газовому потоку должно подводиться дополнительное тепло с тем, чтобы он, например, с помощью дымовой трубы мог конвективно подводиться к воздушным слоям окружающей среды, которые находятся выше уровня почвы.

Согласно другому аспекту соответствующего изобретению способа дооборудования с трубопроводом дымового газа соединяется охлаждающее устройство, которое, в частности, предусмотрено между устройством выработки пара и устройством отделения СО₂ и исполнено для того, чтобы извлекать тепло из дымового газа, находящегося в трубопроводе дымового газа, и тем самым энергетически обеспечивать процесс получения холода. Охлаждающее устройство, следовательно, пригодно для предоставления дополнительной холодопроизводительности. Эта холодопроизводительность может востребоваться соединенными с газотурбинной электростанцией компонентами или может также предоставляться другим внешним компонентам. В частности, охлаждающее устройство исполнено как адсорбционная холодильная установка, как абсорбционная холодильная установка и/или как струйно-паровая холодильная установка. В зависимости от востребованной холодопроизводительности из дымового газа извлекается в трубопроводе дымового газа большее или меньшее количество тепловой энергии.

Согласно другой предпочтительной форме осуществления изобретения устройство выработки электрического тока включает в себя соединенную с генератором турбину с противодавлением, поскольку особенно предпочтительно такая турбина может использоваться для выработки электрического тока наиболее энергоэффективно.

Согласно другой форме осуществления изобретения газовая турбина в отношении ее полезной мощности при дооборудовании не изменяется. Это обстоятельство иногда существенно для обеспечивающей преимущества эффективности работы системы из газовой турбины и устройства отделения СО₂.

Возможно также, что согласно другой форме осуществления производственные параметры газовой турбины не адаптируются в отношении дооборудования, в частности, в отношении работы устройства выработки пара и работы устройства отделения СО₂. Следовательно, работа устройства отделения СО₂ требует относительно мало или вовсе не требует корректировок процесса в работе газовой турбины. Получение СО₂ с помощью устройства отделения СО₂ происходит тем самым по существу независимо от работы газовой турбины и в технологической цепочке по времени позже. Эта форма осуществления делает возможным, следовательно, упрощенное соединение газовой турбины и устройства отделения СО₂.

Далее изобретение поясняется на основе фигур. При этом фигуры показывают лишь схематические изображения, которые не должны ограничивать конкретное осуществление изобретения согласно форме исполнения.

Кроме того, фигуры следует понимать лишь в качестве примера и не ограничивать тем самым опять-таки общность, в которой настоящее изобретение рассматривается.

При этом показывают:

фиг. 1 - первую форму исполнения системы, созданной с использованием изобретательского способа дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции;

фиг. 2 - блок-схему для отображения последовательности отдельных этапов согласно форме применения соответствующего изобретению способа.

Фиг. 1 показывает первую форму исполнения созданной с использованием соответствующего изобретению способа дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции 1 системы из газовой турбины 5 и устройства отделения СО₂. Для этого к газовой турбине 5 был присоединен трубопровод 2 дымового газа, который пригоден для отвода дымового газа, выходящего из газовой турбины 5. Дымовой газ посредством трубопровода 2 дымового газа направляется к устройству 10 выработки пара, которое путем теплового контакта извлекает тепловую энергию из дымового газа и передает ее на водно-паровой контур 11. Аэрогидродинамический поток в водно-паровом контуре 11 поддерживается насосом (в данном случае не отмечен ссылочным обозначением) и после прохождения устройства 10 выработки пара подводится к турбине 13 с противодавлением. Путем сброса давления в турбине 13 с противодавлением, а также отдачи тепловой энергии для предоставления механической энергии в турбине 13 с противодавлением приводится в действие соединенный с турбиной 13 с противодавлением генератор 14. Выработанная при работе генератора 14 электрическая энергия через соответствующее электрическое соединение направляется к устройству 20 отделения СО₂. Водно-паровой контур 11 включает в себя, кроме того, охлаждающий контур 15, предназначенный для отвода тепла из водно-парового контура 11 и направления его к устройству 20 отделения СО₂. Устройство 20 отделения СО₂ может использовать это тепло для нагревания соответствующих участков, в частности для нагревания соответствующих участков в секции 25 десорбера. Одновременно охлаждающий контур 15 представляет собой подходящий поглотитель тепла внутри водно-парового контура 11.

После отдачи дымовым газом тепловой энергии устройству 10 выработки пара дымовой газ в трубопроводе 2 дымового газа вступает в тепловой контакт с охлаждающим устройством 60 и предоставляет ему теплопроизводительность для выработки холодопроизводительности. В частности, охлаждающее устройство 60 исполнено как адсорбционная или абсорбционная холодильная установка.

В поточном отношении в последующем тепловая энергия из дымового газа в трубопроводе 2 дымового газа, кроме того, извлекается посредством теплообменника 50, причем извлеченное таким образом тепло переносится на выходящий из устройства 20 отделения СО₂ газовый поток. В частности, тепло переносится на газовый поток, выходящий из холодильной установки 40, подключенной аэрогидродинамически вслед за устройством 20 отделения СО₂.

На случай же недостаточного для работы устройства 20 отделения СО₂ охлаждения дымового газа в трубопроводе дымового газа вышеописанными тепловыми этапами кондиционирования можно также предусматривать другие компоненты, соединенные с трубопроводом 2 дымового газа, которые могут извлекать тепло из текущего в нем дымового газа.

Кондиционированный таким образом в тепловом отношении дымовой газ подводится к устройству 20 отделения СО₂. В частности, дымовой газ подводится к секции 24 абсорбера, аэрогидродинамически соединенной с секцией 25 десорбера. В секции 24 абсорбера втекающий дымовой газ соответствующим образом обрабатывается детергентом, так что СО₂ отделяется из дымового газа. После произошедшего отделения соединение из детергента и СО₂ направляется с помощью соответствующего насоса 21 секции 25 десорбера, причем в секции 25 десорбера соединение детергента и СО₂ обрабатывается термически таким образом, что оба вещества разделяются. Это происходит при температурах порядка 100°C или выше. После произошедшего разделения обоих веществ СО₂ через соответствующий отводящий трубопровод переводится из устройства 20 отделения СО₂ в сеть 30 обеспечения СО₂. Регенерированный детергент подводится затем из секции десорбера секции 24 абсорбера, чтобы снова связывать там СО₂, т.е. вымывать.

Выходящий из устройства 20 отделения СО₂ газовый поток согласно исполнению подводится к холодильной установке 40, которая снова отводит из газового потока такое количество тепловой энергии, чтобы путем конденсации отделилась находящаяся в газовом потоке вода. Следовательно, температура снижается ниже точки росы для воды газового потока, выходящего из устройства 20 отделения СО₂.

Отделившаяся путем конденсации вода может отводиться соответствующим отводящим трубопроводом. Отводящий трубопровод может отводить воду на промежуточное хранение, а также к не показанному накопителю, из которого необходимое количество воды может забираться и тогда, когда холодильная установка 40 не в состоянии быстро предоставить необходимое ее количество. Так, например, произведенное холодильной установкой 40 количество жидкой воды может зависеть также от температуры окружающей среды. Если, например, потребность в воде при относительно высокой температуре окружающей среды возрастает, как, например, во время суток с полной солнечной инсоляцией, целесообразно накапливать воду в то время суток, в которое температура окружающей среды меньше и, следовательно, предоставление жидкой воды холодильной установкой 40 может происходить эффективнее. Это имеет место, например, в ночные часы. Собранная таким образом вода может, в частности, снова возвращаться назад во время работы в течение дня при высокой солнечной инсоляции в устройство 20 отделения СО₂, чтобы компенсировать там потери жидкости.

Для работы холодильной установки 40 к ней через соответствующую подводку может подводиться электрическая энергия, в частности предоставляться генератором 14, который для выработки электрического тока взаимодействует с турбиной 13 с противодавлением.

Выходящий из холодильной установки 40 газ снова кондиционируется в тепловом отношении в теплообменнике 50, так что его температура повышается. При этом тепло из дымового газа, предусмотренного для подведения к устройству 20 отделения СО₂, переносится на выходящий из холодильной установки газовый поток. Перенос тепла необходим постольку, поскольку выходящий из холодильной установки 40 газ является недостаточно теплым, чтобы, например, быть удаленным через дымовую трубу.

Фиг. 2 показывает блок-схему для объяснения первой формы применения соответствующего изобретению способа дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции 1. Согласно первому этапу газовая турбина 5 соединяется с трубопроводом 2 дымового газа. Это соединение обеспечивает целенаправленный отвод и направление выходящего из газовой турбины 5 дымового газа. Согласно второму этапу трубопровод 2 дымового газа состыковывается с устройством 10 выработки пара, которое аэрогидродинамически объединено с водно-паровым контуром 11 и предусмотрено для приведения в действие устройства 12 выработки электрического тока. Следовательно, в трубопроводе 2 дымового газа из дымового газа может извлекаться «термическое тепло», которое затем может переноситься на воду в водно-паровом контуре 11. Это «термическое тепло» с помощью устройства 12 выработки электрического тока в тепловом водно-паровом процессе преобразуется в электрическую энергию. Согласно третьему этапу трубопровод дымового газа аэрогидродинамически соединяется с устройством 20 отделения СО₂, причем устройство 20 отделения СО₂ пригодно для того, чтобы удалять СО₂ из дымового газа. Удаление позволяет целенаправленно накапливать, а также целенаправленно отводить СО₂, полученный таким путем. Согласно следующему далее этапу соответствующего применения способа устройство 12 выработки электрического тока электрически соединяется с устройством 20 отделения СО₂. Следовательно, входящие в устройство 20 отделения СО₂ электрические компоненты могут обеспечиваться и приводиться в действие электрическим током из устройства 12 выработки электрического тока. Это, опять-таки, повышает эффективность всего процесса на электростанции, так как для работы электрических компонентов устройства 20 отделения СО₂ не требуется подводить электрическую энергию извне. Наоборот, энергия для работы устройства 20 отделения СО₂ происходит из дымового газа газовой турбины 5, которая без этого бесполезно отводилась бы в окружающую среду. Это, в частности, относится к газовым турбинам, которые эксплуатируются по типу одноцикловой компоновки.

Другие формы исполнения вытекают из зависимых пунктов.

Изобретение относится к способу дооборудования уже существующей газотурбинной электростанции. Способ, в котором осуществляют аэродинамическое соединение эксплуатируемой на объекте газовой турбины простого цикла с трубопроводом дымового газа, пригодным для проведения выработанного газовой турбиной дымового газа, соединение трубопровода дымового газа с устройством выработки пара, которое аэрогидродинамически объединено с водно-паровым контуром устройства выработки электрического тока, аэродинамическое соединение устройства отделения СО₂ с трубопроводом дымового газа для отделения СО₂ из дымового газа в трубопроводе дымового газа и электрическое соединение устройства выработки электрического тока с устройством отделения СО₂, причем электрический ток, вырабатываемый водно-паровым контуром устройства выработки электрического тока, обеспечивает независимое электропитание устройства отделения СО₂. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ дооборудования существующей газотурбинной электростанции (1), в котором осуществляют, по меньшей мере, следующие этапы:

аэродинамическое соединение эксплуатируемой на объекте газовой турбины (5) простого цикла с трубопроводом (2) дымового газа, пригодным для проведения выработанного газовой турбиной (5) дымового газа;

соединение трубопровода (2) дымового газа с устройством (10) выработки пара, которое аэрогидродинамически объединено с водно-паровым контуром (11) устройства (12) выработки электрического тока;

аэродинамическое соединение устройства (20) отделения СО₂ с трубопроводом (2) дымового газа для отделения СО₂ из дымового газа в трубопроводе (2) дымового газа и

электрическое соединение устройства (12) выработки электрического тока с устройством (20) отделения СО₂, причем электрический ток, вырабатываемый водно-паровым контуром (11) устройства (12) выработки электрического тока, обеспечивает независимое электропитание устройства (20) отделения СО₂.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап электрического соединения устройства (12) выработки электрического тока с устройством (20) отделения СО₂ включает в себя электрическое соединение устройства (12) выработки электрического тока, по меньшей мере, с одним насосом устройства (20) отделения СО₂.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устройство (20) отделения СО₂ включает в себя, по меньшей мере, одну секцию (24) абсорбера и, по меньшей мере, одну секцию (25) десорбера, которая аэродинамически объединена, по меньшей мере, с одной секцией (24) абсорбера.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап теплового связывания водно-парового контура (11) с устройством (20) отделения СО₂.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап аэрогидродинамического соединения устройства (20) отделения СО₂ с сетью (30) обеспечения СО₂.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно аэродинамически связывают с водно-паровым контуром (11) охлаждающий контур (15), причем потребляющие электрическую энергию компоненты охлаждающего контура электрически соединяют с устройством (12) выработки электрического тока и передают тепловую энергию воды в водно-паровом контуре устройству (20) отделения СО₂.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно вслед за устройством (20) отделения СО₂ аэрогидродинамически подключают холодильную установку (40), предназначенную для того, чтобы во время работы путем конденсации отделять воду из газового потока, выходящего из устройства (20) отделения СО₂.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно с трубопроводом (2) дымового газа связывают теплообменник (50), предназначенный для переноса тепла из дымового газа в трубопроводе (2) дымового газа на выходящий из устройства (20) отделения СО₂ газовый поток.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно связывают трубопровод (2) дымового газа с охлаждающим устройством (60), которое выполняет процесс выработки холода, причем охлаждающее устройство предназначено для извлечения тепла из дымового газа и использования этого тепла для энергетического обеспечения процесса выработки холода.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устройство (12) выработки электрического тока содержит соединенную с генератором (14) турбину (13) с противодавлением.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрическую полезную мощность газовой турбины (5) при дооборудовании не изменяют.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производственные параметры газовой турбины (5) в отношении дооборудования не адаптируют.

13. Способ по п. 3, отличающийся тем, что этап аэродинамического соединения устройства (20) отделения СО₂ с трубопроводом (2) дымового газа содержит аэродинамическое соединение, по меньшей мере, с одной секцией (24) абсорбера устройства (20) отделения СО₂.

14. Способ по п. 4, отличающийся тем, что водно-паровой контур соединен посредством теплового связывания с секцией (25) десорбера устройства (20) отделения СО₂.

15. Способ по п. 5, отличающийся тем, что секция абсорбера устройства отделения СО₂ аэрогидродинамически соединена с сетью (30) обеспечения СО₂.

16. Способ по п. 9, отличающийся тем, что охлаждающее устройство соединено с трубопроводом дымового газа между устройством выработки пара и устройством отделения СО₂.

17. Способ по п. 12, отличающийся тем, что производственные параметры газовой турбины не адаптируются в отношении работы устройства выработки пара и работы устройства отделения СО₂.

18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно обрабатывают весь дымовой газ в трубопроводе дымового газа.