[go: up one dir, main page]

NO343989B1 - Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustion chamber arrangement with separate streams - Google Patents

Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustion chamber arrangement with separate streams Download PDF

Info

Publication number
NO343989B1
NO343989B1 NO20053739A NO20053739A NO343989B1 NO 343989 B1 NO343989 B1 NO 343989B1 NO 20053739 A NO20053739 A NO 20053739A NO 20053739 A NO20053739 A NO 20053739A NO 343989 B1 NO343989 B1 NO 343989B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
gas
combustion chamber
flue gas
plant
turbine
Prior art date
Application number
NO20053739A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20053739L (en
Inventor
Henrik Kobro
Arne Lynghjem
Jon Jakobsen
Arnfinn Lund
Original Assignee
Equinor Asa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from NO20030682A external-priority patent/NO318638B1/en
Priority claimed from NO20031550A external-priority patent/NO319798B1/en
Priority claimed from PCT/NO2004/000036 external-priority patent/WO2004072443A1/en
Application filed by Equinor Asa filed Critical Equinor Asa
Priority to NO20053739A priority Critical patent/NO343989B1/en
Publication of NO20053739L publication Critical patent/NO20053739L/en
Publication of NO343989B1 publication Critical patent/NO343989B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/62Carbon oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/34Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Description

Tittel: Effektiv kombinert syklus kraftverk med CO2 innfanging og et brennkammerarrangement med separate strømmer. Title: Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustor arrangement with separate streams.

Beskrivelse Description

Oppfinnelsens fagområde The subject area of the invention

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en fremgangsmåte for å øke energi- og kostnadseffektiviteten til et gasskraftverk eller kraftvarmeverk ved CO2- innfanging. Oppfinnelsen vedrører videre et eller flere gasskraftverk på eller kraftvarmeverk og spesielt vedrører oppfinnelsen integrering av et eller flere kombinert syklus gassturbinanlegg og et CO2 eksosgassrensningsanlegg som er tilpasset trykksatt røykgass med oppkonsentrert CO2 innhold. The present invention generally relates to a method for increasing the energy and cost efficiency of a gas power plant or cogeneration plant by capturing CO2. The invention further relates to one or more gas power plants or cogeneration plants and in particular the invention relates to the integration of one or more combined cycle gas turbine plants and a CO2 exhaust gas cleaning plant which is adapted to pressurized flue gas with concentrated CO2 content.

Bakgrunn Background

Oppfinnelsen vedrører dessuten et tilpasset brennkammer. I de siste tiårene har det vært en betydelig global økning i mengden utslipp av karbondioksyd ( CO2) . Ut fra Kyoto-avtalen og "føre-var" prinsippet er det derfor ønskelig å begrense utslippet av klimagasser som CO2 for å motvirke endringer i klimaet. Et tiltak er å s0rge for innfanging av CO2 i forbindelse med konvertering av energi fra fossilt brensel i gasskraftverk og/eller kraftvarme-verk. De ulike elementene i CO2-verdikjeden inkluderer teknologi for innfanging, transport og videre sluttlagring eller bruk av CO2 til for eksempel økt oljeutvinning i reservoarer (IOR) . The invention also relates to an adapted combustion chamber. In recent decades, there has been a significant global increase in the amount of emissions of carbon dioxide (CO2). Based on the Kyoto agreement and the "precautionary" principle, it is therefore desirable to limit the emission of greenhouse gases such as CO2 in order to counteract changes in the climate. One measure is to ensure the capture of CO2 in connection with the conversion of energy from fossil fuels in gas power plants and/or cogeneration plants. The various elements in the CO2 value chain include technology for capture, transport and further final storage or use of CO2 for, for example, increased oil recovery in reservoirs (IOR).

Teknologiutvikling innen CO2-innfanging fra forbrenningsprosesser kan deles inn i tre hovedkategorier, hvor det i dag finnes eksisterende teknologi som kan realiseres i anlegg: Technology development within CO2 capture from combustion processes can be divided into three main categories, where there is currently existing technology that can be realized in plants:

Fjerning av CO2 før forbrenning (hydrogenkraftverk, Pre Combustion Type). Removal of CO2 before combustion (hydrogen power plant, Pre Combustion Type).

Fjerning av CO2 etter forbrenning (eksosgassrensing, Post Combustion Type) Removal of CO2 after combustion (exhaust gas purification, Post Combustion Type)

Støkiometrisk forbrenning av naturgass og oksygen (oxyfuel type) Stoichiometric combustion of natural gas and oxygen (oxyfuel type)

Av disse tre hovedgruppene er eksosgassrensing den teknologi som har kommet lengst, og det finnes i dag slike anlegg i drift i mellomstor skala. Eksosgassrensing har også størst potensiale for kostnadsreduksjoner, og kan raskest la seg testes i et demonstrasjonsanlegg. Of these three main groups, exhaust gas purification is the technology that has come the furthest, and there are today such facilities in operation on a medium scale. Exhaust gas purification also has the greatest potential for cost reductions, and can most quickly be tested in a demonstration plant.

Den eksisterende teknologi for eksosgassrensing er basert på absorpsjon av karbon etter at forbrenningen har funnet sted. Et gasskraftverk av denne typen er beskrevet i apen litteratur, lærebøker og publikasjoner. The existing technology for exhaust gas purification is based on the absorption of carbon after combustion has taken place. A gas power plant of this type is described in open literature, textbooks and publications.

Utslipp av CO2 blir vanligvis redusert med 85-90% i forhold til et anlegg uten eksosrensing. Eksosgassen fra et standard kombinert syklus gassturbinkraftverk inneholder ca. 3, 5 volum % CO2 og eksosen må kjøles ned til normal driftstemperatur for aminvask som ligger rundt 40-55°C. I det atmosfæriske absorpsjonstårnet overføres CO2 i gassen til væskefasen ved kjemisk absorpsjon i aminløsningen. Det er viktig å ha en stor kontaktflate mellom gass og væske, og tårnet vil bli høyt og kan komme opp i over meter. For et gasskraftverk på 400 MW ligger gassmengden på ca. 2 500 000 Nm3/h, og det nødvendige tverrsnittet i absorpsjonskolonnen vil da ligge på 260-320 m2. Emissions of CO2 are usually reduced by 85-90% compared to a plant without exhaust cleaning. The exhaust gas from a standard combined cycle gas turbine power plant contains approx. 3.5 volume % CO2 and the exhaust must be cooled down to the normal operating temperature for amine washing, which is around 40-55°C. In the atmospheric absorption tower, CO2 in the gas is transferred to the liquid phase by chemical absorption in the amine solution. It is important to have a large contact surface between gas and liquid, and the tower will be tall and can reach over a meter. For a gas power plant of 400 MW, the amount of gas is approx. 2,500,000 Nm3/h, and the required cross-section in the absorption column will then be 260-320 m2.

I kraftverkets regenereringsanlegg fjernes deretter CO2 fra aminløsningen ved at løsningen oppvarmes til 120-125°C. Det benyttes damp fra gasskraftverket både til oppvarming, fortynning og transport av CO2 ut av anlegget. Etter nedkjøling og kondensasjon separeres CO2 og vann, og det benyttes en desorpsjonskolonne for å skape masse-overføring fra væske til damp. Desorpsjonskolonnen kan ha en høyde på ca. 20 meter og et tverrsnitt på 60-150 m2. In the power plant's regeneration plant, CO2 is then removed from the amine solution by heating the solution to 120-125°C. Steam from the gas power plant is used both for heating, dilution and transport of CO2 out of the plant. After cooling and condensation, CO2 and water are separated, and a desorption column is used to create mass transfer from liquid to steam. The desorption column can have a height of approx. 20 meters and a cross section of 60-150 m2.

Aminløsningen kan deretter benyttes for absorpsjon etter at varmen i løsningen er gjenvunnet og temperaturen redusert. Desorpsjonsprosessen produserer et avfall som må håndteres. For et 400 MW gasskraftverk utgjør avfallet ca. 90- 1500 tonn/år, herav ca. 30-500 tonn/år med amin, salter og organisk karbon. Regenereringsprosessen har et betydelig energibehov, og dette medfører ca 20% redusert virkningsgrad i et vanlig gasskraftverk for strømproduk-sjon. Et standard gasskraftverk med denne type eksosgass-rensning har derfor den ulempe at både investeringskost-nadene og driftskostnadene blir svært høye i tillegg til at anlegget også er meget plasskrevende. The amine solution can then be used for absorption after the heat in the solution has been recovered and the temperature reduced. The desorption process produces a waste that must be handled. For a 400 MW gas power plant, the waste amounts to approx. 90-1500 tonnes/year, of which approx. 30-500 tonnes/year of amine, salts and organic carbon. The regeneration process has a significant energy requirement, and this results in an approx. 20% reduced efficiency in a normal gas power plant for electricity production. A standard gas power plant with this type of exhaust gas cleaning therefore has the disadvantage that both the investment costs and the operating costs are very high, in addition to the fact that the plant is also very space-consuming.

Det er videre kjent at mer kostnadseffektive anlegg for CO2 innfangning finnes for andre anvendelser, for eksempel CO2 innfanging fra brønnstrømmen fra naturgassfelt, for eksempel som på Sleipner feltet i Nordsjøen, eller fra syntesegassproduksjon. Imidlertid arbeider disse anleggene med helt andre driftsbetingelser, dvs. høyere trykk og/eller høyere 3 CO2 konsentrasjon, i forhold til eksosgassrensing hvor eksisterende anlegg vanligvis arbeider ved atmosfærisk trykk og lav CO2 konsentrasjon på ca. 3, 5 volum %. It is also known that more cost-effective plants for CO2 capture exist for other applications, for example CO2 capture from the well flow from natural gas fields, for example as at the Sleipner field in the North Sea, or from synthesis gas production. However, these plants work with completely different operating conditions, i.e. higher pressure and/or higher 3 CO2 concentration, in relation to exhaust gas purification where existing plants usually work at atmospheric pressure and a low CO2 concentration of approx. 3.5 volume %.

I Nordsjøen er det plattforminstallasjoner som benytter et amin absorpsjonsanlegg og desorpsjonsanlegg, men dette CO2- innfangningsanlegget er betydelig mindre i omfang, billigere og trenger mindre tilført energi. In the North Sea, there are platform installations that use an amine absorption plant and a desorption plant, but this CO2 capture plant is significantly smaller in size, cheaper and requires less added energy.

Videre er det kjent å benytte CO2-membraner, for eksempel av polymertypen, for trykksatt brønnstrøm og prosessgass i anlegg eksempelvis i USA. Disse anleggene er enda mer energi- og kostnadseffektive. Til forskjell fra aminanlegg har CO2-membrananlegg ingen væskedel og derfor heller ingen regenerering av væske som ville ha krevd tilført energi. Furthermore, it is known to use CO2 membranes, for example of the polymer type, for pressurized well flow and process gas in facilities, for example in the USA. These plants are even more energy- and cost-efficient. Unlike amine plants, CO2 membrane plants have no liquid part and therefore no regeneration of liquid that would have required added energy.

En annen fordel er at det er mulig å benytte en høyere temperatur, typisk 40- 100 °C, inn på CO2-membrananlegget. En viss lekkasjestrøm av N2 kan slippe gjennom CO2-membranen, og N2 kan bli fjernet etter kompresjon til et trykk hvor CO2 gjøres flytende slik at N2 gass kan skilles ut. Men for injeksjon i oljereservoar for økt oljeutvinning er det sannsynligvis ikke nødvendig å skille N2 og CO2, og det kan i noen tilfeller være fordelaktig å ha blandingen av N2 og CO2 for økt oljeutvinning. Another advantage is that it is possible to use a higher temperature, typically 40-100 °C, into the CO2 membrane system. A certain leakage current of N2 can escape through the CO2 membrane, and N2 can be removed after compression to a pressure where CO2 is liquefied so that N2 gas can be separated. However, for injection into oil reservoirs for increased oil recovery, it is probably not necessary to separate N2 and CO2, and it may in some cases be advantageous to have the mixture of N2 and CO2 for increased oil recovery.

Innfangingsanlegg av typen aminanlegg for eksosgass med oppkonsentrert CO2-innhold og/eller høyere trykk er kjent fra andre publikasjoner, så som for eksempel WO 95/21683 eller WO 00/57900. Capture plants of the amine plant type for exhaust gas with concentrated CO2 content and/or higher pressure are known from other publications, such as for example WO 95/21683 or WO 00/57900.

For å oppnå lavere NOx utslipp fra forbrenningsanlegg er det kjent å resirkulere kjølt røykgass ved hjelp av en boostervifte tilbake til brennkammeret. To achieve lower NOx emissions from combustion plants, it is known to recycle cooled flue gas using a booster fan back to the combustion chamber.

Dokumentet WO 01/75277 beskriver et strømgenereringssystem for fast brennstoff med CO2 innfanging. I denne teknikken er oksygen skilt fra luften og delt inn i første og andre oksygenstrømmer. Den første oksygenstrøm og et fast brennstoff, slik som kull, blir introdusert i en fastbrennstoff forgasser for å skape en brennbar gass. Gassen forbrennes i nærvær av den andre oksygenstrøm og vann innføres i forbrenningen for å generere en eksosstrøm av CO2 og damp. Avgassen føres deretter gjennom en turbin for å drive turbinen og generere strøm. The document WO 01/75277 describes a power generation system for solid fuel with CO2 capture. In this technique, oxygen is separated from the air and divided into first and second oxygen streams. The first flow of oxygen and a solid fuel, such as coal, is introduced into a solid fuel gasifier to create a combustible gas. The gas is combusted in the presence of the second oxygen stream and water is introduced into the combustor to generate an exhaust stream of CO2 and steam. The exhaust gas is then passed through a turbine to drive the turbine and generate electricity.

Dokumentet US 5 937 652 beskriver en prosess for kull eller biomasse brennstoff forgassing med karbondioksid ekstrahert fra en røykgasskjelestrøm. I denne teknikken skilles CO2 fra en røykgasskjelestrøm, resirkuleres og benyttes til forgassing av kull eller biomasse for å øke drivstoffutnyttelsen og redusere CO2 utslipp i atmosfæren. The document US 5 937 652 describes a process for coal or biomass fuel gasification with carbon dioxide extracted from a flue gas boiler stream. In this technique, CO2 is separated from a flue gas boiler stream, recycled and used for gasification of coal or biomass to increase fuel utilization and reduce CO2 emissions into the atmosphere.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Et formål ved oppfinnelsen er å legge grunnlaget for kraftverk hvor utslipp av klimagasser og miljømessig uheldige stoffer så som amin, salter, osv. er redusert til et minimum eller elimineres. One purpose of the invention is to lay the foundations for power plants where emissions of greenhouse gases and environmentally harmful substances such as amines, salts, etc. are reduced to a minimum or eliminated.

Et annet formål er å finne mer energi- og kostnadseffektive løsninger og å redusere, fortrinnsvis halvere, både investeringskostnader og driftskostnader i forhold til eksisterende teknologi. Det er særlig av interesse å oppnå en energieffektiv løsning ved at temperaturen ved innløpet til turbindelen er høyest mulig, og at det dessuten oppnås en gunstig og størst mulig varmeoverføring i brennkammeret, hvor den høyverdige varmeenergien kan overføres til den gass-delstrøm som går til turbinen. Another purpose is to find more energy- and cost-effective solutions and to reduce, preferably halve, both investment costs and operating costs in relation to existing technology. It is of particular interest to achieve an energy-efficient solution in that the temperature at the inlet to the turbine part is as high as possible, and that a favorable and greatest possible heat transfer is also achieved in the combustion chamber, where the high-quality heat energy can be transferred to the gas sub-flow that goes to the turbine .

Det er dessuten et formål å finne kostnadseffektive løsninger for gasskraftverk, tilsvarende de som benyttes eksempelvis for innfanging av CO2 fra brønnstrømmen fra naturgassfelt, hvor det kan anvendes nye innfangingsanlegg for eksosgass med oppkonsentrert CO2 og høyere trykk. It is also an aim to find cost-effective solutions for gas power plants, similar to those used, for example, to capture CO2 from the well flow from natural gas fields, where new capture systems for exhaust gas with concentrated CO2 and higher pressure can be used.

Ifølge oppfinnelsen oppnås formålene ved en fremgangsmåte, ved et brennkammer og ved et kraftverk, som angitt i de selvstendige krav 1, 14 og 16 henholdsvis. According to the invention, the objectives are achieved by a method, by a combustion chamber and by a power plant, as stated in the independent claims 1, 14 and 16 respectively.

Ifølge oppfinnelsen oppnås et mer effektivt kraftverk hvor utslippene av CO2 kan reduseres med fortrinnsvis 85-90 %, men kan også være lavere reduksjon, dvs. fra 0 -90 %. According to the invention, a more efficient power plant is achieved where emissions of CO2 can be reduced by preferably 85-90%, but can also be a lower reduction, i.e. from 0-90%.

Videre oppnås et anlegg som er enklere i oppbygging og som ikke krever så store områder i forhold til tradisjonelle anlegg for aminvask, dette særlig fordi en CO2-membran har enklere oppbygging og baserer seg ikke på en væskedel for å skille ut CO2. En effektiv utnyttelse av en slik CO2- membranløsning, for eksempel av polymertypen, for rensing av røykgass forutsetter at røykgassen både er trykksatt og har oppkonsentrert CO2. Furthermore, a facility is achieved that is simpler to build and does not require such large areas compared to traditional facilities for amine washing, this in particular because a CO2 membrane has a simpler structure and is not based on a liquid part to separate out CO2. Effective utilization of such a CO2 membrane solution, for example of the polymer type, for cleaning flue gas requires that the flue gas is both pressurized and has concentrated CO2.

En ytterligere fordel ved løsningen ifølge oppfinnelsen er at behovet for store gass/gass-varmevekslere kan reduseres eller elimineres helt. Slike store varmevekslere kan bli vanskelig å bygge for temperaturer over 600 °C uten å måtte anvende kostnadskrevende løsninger og kostbart materiale. A further advantage of the solution according to the invention is that the need for large gas/gas heat exchangers can be reduced or eliminated completely. Such large heat exchangers can be difficult to build for temperatures above 600 °C without having to use costly solutions and costly materials.

Ifølge oppfinnelsen oppnås en energieffektiv oppvarming i brennkammerdelen, og dampinjeksjon i denne gass-delstrømmen før oppvarming i brennkammerdelen kan ytterligere bidra mer positivt fordi dampens spesifikke varmekapasitet er større enn luft. According to the invention, an energy-efficient heating is achieved in the combustion chamber part, and steam injection in this gas sub-flow before heating in the combustion chamber part can further contribute more positively because the specific heat capacity of the steam is greater than air.

Dampinjeksjonen bidrar dessuten vesentlig til at turbinens effekt holdes på et høyt nivå gjennom å kompensere for volumet av den CO2 som er fjernet i CO2-membrananlegget. Følgene oppnås/blir en konsekvens av oppfinnelsen: The steam injection also contributes significantly to keeping the turbine's output at a high level by compensating for the volume of CO2 that has been removed in the CO2 membrane system. The consequences are achieved/become a consequence of the invention:

Høyere virkningsgrad på grunn av høyere temperatur ved innløpet til turbindelen Higher efficiency due to higher temperature at the inlet to the turbine section

Kan foreta CO2-separasjon med polymermembran Kan bruke dampinjeksjon i en eller flere av gassdelstrømmene. Can carry out CO2 separation with a polymer membrane Can use steam injection in one or more of the gas sub-flows.

Kan anvende en halvlukket gassturbinsyklus (semi-closed gas turbine cycle) og høyt CO2-innhold, fordi brennkammerdelen får tilført både komprimert luft og resirkulert eksosgass, slik at det oppnås stabil forbrenning av naturgass. Can use a semi-closed gas turbine cycle (semi-closed gas turbine cycle) and high CO2 content, because the combustion chamber part is supplied with both compressed air and recycled exhaust gas, so that stable combustion of natural gas is achieved.

Kan gi lav NOx dannelse idet brennkammerdelen får tilført både friskluft og resirkulert eksosgass slik at forbrenning kan skje ved optimal forbrenningstemperatur. Can provide low NOx formation as the combustion chamber part receives both fresh air and recycled exhaust gas so that combustion can take place at an optimal combustion temperature.

Kort beskrivelse av figurene Brief description of the figures

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til de medfølgende figurer, hvor: In the following, the invention will be described in more detail with reference to the accompanying figures, where:

figur 1 viser skjematisk i diagramform prinsippet ved en foretrukket utførelsesform av et gasskraftverk ifølge oppfinnelsen, hvor gasskraftverket er utstyrt med en brennkammerdel med separate gasstrømmer ifølge oppfinnelsen, idet gasskraftverket er av typen kombinert syklus gassturbinkraftverk (CCGT-kraftverk) ; figure 1 shows schematically in diagram form the principle of a preferred embodiment of a gas power plant according to the invention, where the gas power plant is equipped with a combustion chamber part with separate gas flows according to the invention, the gas power plant being of the type combined cycle gas turbine power plant (CCGT power plant);

figur 2 viser skjematisk i diagramform prinsippet og et forbedret brennkammeranlegg ifølge oppfinnelsen; figure 2 shows schematically in diagram form the principle and an improved combustion chamber system according to the invention;

figur 3 viser en foretrukket ytterligere utførelsesform av prinsippet og et brennkammeranlegg ifølge oppfinnelsen; og figure 3 shows a preferred further embodiment of the principle and a combustion chamber system according to the invention; and

figur 4 viser detaljer ved en foretrukket utførelsesform at et brennkammer. figure 4 shows details of a preferred embodiment that a combustion chamber.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer Detailed description of preferred embodiments

I den prosessen som prinsipielt og skjematisk er vist på figur 1 benyttes et gasskraftverk eller kraftvarmeverk omfattende i prinsippet en kraftverksenhet å i form av et kombinert syklus gassturbinanlegg og en integrert CO2- innfangingsenhet B, eksempelvis et CO2-membrananlegg 11 som skal skille ut CO2 fra trykksatt røykgass med oppkonsentrert CO2 innhold fra brennkammeret 10. Oppfangingsenheten 11 kan være av polymermembran- typen. Alternativt kan CO2-innfangingsenheten 11 være av amin-systemtypen. In the process that is principally and schematically shown in Figure 1, a gas power plant or cogeneration plant is used, comprising in principle a power plant unit in the form of a combined cycle gas turbine plant and an integrated CO2 capture unit B, for example a CO2 membrane plant 11 which is to separate CO2 from pressurized flue gas with concentrated CO2 content from the combustion chamber 10. The collection unit 11 can be of the polymer membrane type. Alternatively, the CO2 capture unit 11 can be of the amine system type.

Det benyttes to integrerte gassturbinanlegg 12,12' som har felles brennkammer(e) og som arbeider med i hovedsak 6 to separate gasstrømmer, en strøm bestående av urenset røykgass og en strøm bestående blant annet av renset røykgass. Two integrated gas turbine plants 12,12' are used which have common combustion chamber(s) and which work with essentially 6 two separate gas streams, a stream consisting of impure flue gas and a stream consisting, among other things, of purified flue gas.

Gassturbinanlegget 12' kan eksempelvis være av den halvlukkede typen. The gas turbine plant 12' can, for example, be of the semi-closed type.

Brennkammeret omfatter et flamrør og en omliggende mantel eller kappe 27. The combustion chamber comprises a flame tube and a surrounding mantle or jacket 27.

Brennkammeret og dets virkemåte vil bli beskrevet i større detalj nedenfor under henvisning til figurene 2-4. The combustion chamber and its operation will be described in greater detail below with reference to Figures 2-4.

I kraftverksdelen inngår dessuten en eller flere avgasskjeler 17,18, varmevekslere 19 og eksempelvis generatorer 20, 21 for produksjon av elektrisitet. The power plant part also includes one or more exhaust gas boilers 17,18, heat exchangers 19 and, for example, generators 20, 21 for the production of electricity.

Som indikert på figur 1 tilføres anlegget naturgass og luft og produserer renset eksos eller røykgass, renset CO2 og energi, eksempelvis i form av varme og elektrisitet. Røykgass ledes inn i CO2-innfangingsenheten ll med et trykk som er lik eller større enn bar og med en CO2-konsentra-sjon som fortrinnsvis overstiger 10%. Røykgassen som slippes ut av anlegget å er i det vesentlige renset for CO2. As indicated in Figure 1, the plant is supplied with natural gas and air and produces purified exhaust or flue gas, purified CO2 and energy, for example in the form of heat and electricity. Flue gas is led into the CO2 capture unit 11 at a pressure equal to or greater than bar and with a CO2 concentration that preferably exceeds 10%. The flue gas released from the plant is essentially cleaned of CO2.

Den CO2 som utskilles i CO2-innfangingsenheten 11 kan eksempelvis benyttes for økt oljeutvinning i reservoarer (IOR) . The CO2 that is secreted in the CO2 capture unit 11 can, for example, be used for increased oil recovery in reservoirs (IOR).

Figur 2 viser en foretrukket utførelsesform av et kombinert syklus gassturbinanlegg og en CO2-innfangingsanlegg 11. Gassturbinanlegget omfatter en første gassturbin 12 omfattende en kompressordel 13, en turbindel 14 og en generator 21 som drives på samme aksel. Kompressoren 13 leverer trykksatt luft til et brennkammerets 10 flamrør gjennom et ledningsrør 15. Luften har en temperatur på rundt 400 °C og har et trykk på i størrelsesorden bar. Også drivstoff i form av naturgass sprøytes inn i flamrøret 40. Røykgassen fra flamrøret 40 driver det andre turbinanleggets 12' turbindel 14'. Figure 2 shows a preferred embodiment of a combined cycle gas turbine plant and a CO2 capture plant 11. The gas turbine plant comprises a first gas turbine 12 comprising a compressor part 13, a turbine part 14 and a generator 21 which is driven on the same shaft. The compressor 13 supplies pressurized air to a combustion chamber 10 flame tube through a conduit 15. The air has a temperature of around 400 °C and has a pressure of the order of bar. Fuel in the form of natural gas is also injected into the flame tube 40. The flue gas from the flame tube 40 drives the turbine part 14' of the second turbine plant 12'.

Temperaturen på røykgassen ut av brennkammeret 10 kan typisk være i området 1200-1400°C, som er vanlig innløpstemperatur for avanserte gassturbiners turbindel. Ved en slik løsning er det ønskelig at avstanden fra brennkammeret 10 til turbindelen 14' er kort, for derigjennom å kunne reduserer bruken av kostbare høytemperaturmaterialer. Det vises i denne sammenheng til figur 1 og 2. The temperature of the flue gas out of the combustion chamber 10 can typically be in the range of 1200-1400°C, which is the usual inlet temperature for the turbine part of advanced gas turbines. With such a solution, it is desirable that the distance from the combustion chamber 10 to the turbine part 14' is short, in order thereby to be able to reduce the use of expensive high-temperature materials. In this context, reference is made to Figures 1 and 2.

Fra turbindelen 14' ledes røykgassen med en temperatur på om lag 500 °C til en avgasskjel 18 hvor røykgassen avkjø1es. Røykgassen forlater avgasskjelen 18 med en temperatur i størrelsesorden 100 °C og føres videre via envannkjø1er 16, en vannutskiller 22 og en påfølgende boostervifte 23 hvoretter den trykksatte røykgassen ledes til innløpet av kompressordelen 13' i den andre gassturbinen 12', hvor røykgassen komprimeres. Vannet som skilles ut i vannutskilleren 22 ledes inn igjen i gasstrømmen fra boosteren 23 for derigjennom å regulere røykgassens molvekt ved kompressordelens 13' innløp. Dersom det skilles ut for lite eller for mye vann i vannutskilleren 22, kan vann fjernes eller tilføres fra en ekstern kilde (ikke vist). From the turbine part 14', the flue gas with a temperature of approximately 500 °C is led to an exhaust boiler 18 where the flue gas is cooled. The flue gas leaves the flue gas boiler 18 at a temperature of the order of 100 °C and is carried on via a water cooler 16, a water separator 22 and a subsequent booster fan 23 after which the pressurized flue gas is led to the inlet of the compressor part 13' in the second gas turbine 12', where the flue gas is compressed. The water separated in the water separator 22 is led back into the gas flow from the booster 23 in order to thereby regulate the flue gas's molar weight at the inlet of the compressor part 13'. If too little or too much water is separated in the water separator 22, water can be removed or supplied from an external source (not shown).

Etter kompressordelen 13' deles den trykksatte røyk- gasstrømmen i to delstrømmer, idet den ene delstrømmen går vide re via en enkel varmeveksler 19 til CO2-innfangningsanlegget 1 1. Den rensede røykgassen går tilbake via varmeveksleren 19 og inn i mantelen 27 på utsiden av flamrøret 40. Etter at den rensede avgassen har sirkulert gjennom mantelen 27 ledes denne til den første gassturbinens 12 turbindel 14 gjennom rørledningen 29. Denne gasstrømmen har typisk en temperatur på om lag 800 - 1000°C eller høyere. Fra turbindelen 14 ledes den rensede røykgassen gjennom en rørledning til en andre avgasskjel 17 for produksjon av damp ved hjelp av varmen i den rensede røykgassen før denne slippes ut i omgivelsene. After the compressor part 13', the pressurized flue gas stream is divided into two sub-streams, with one sub-stream continuing via a simple heat exchanger 19 to the CO2 capture system 1 1. The purified flue gas returns via the heat exchanger 19 and into the jacket 27 on the outside of the flame tube 40. After the purified exhaust gas has circulated through the mantle 27, it is led to the turbine part 14 of the first gas turbine 12 through the pipeline 29. This gas flow typically has a temperature of approximately 800 - 1000°C or higher. From the turbine part 14, the purified flue gas is led through a pipeline to a second exhaust gas boiler 17 for the production of steam using the heat in the purified flue gas before it is released into the environment.

Den andre delstrømmen ut fra utløpet av kompressordelen 13' i den andre gassturbinen 12' går videre i en resirkuleringslinje 24 tilbake til brennkammeret 10 og inn i flamrøret 40 sammen med brennstoff og luft fra den første gassturbinens 12 kompressordel 13. Hensikten med resirkulasjonen er å konsentrere opp røykgassen optimalt foran CO2-membrananlegget. The second partial flow from the outlet of the compressor part 13' in the second gas turbine 12' continues in a recirculation line 24 back to the combustion chamber 10 and into the flame pipe 40 together with fuel and air from the compressor part 13 of the first gas turbine 12. The purpose of the recirculation is to concentrate up the flue gas optimally in front of the CO2 membrane system.

Dampen fra avgasskjelene 17 og 18 driver en dampturbin som driver en generator 26. Dessuten leverer avgasskjelen( e) 17,18 damp som introduseres i den rensede røykgassen før denne ledes inn i mantelen 27 rundt flamrøret 40. Denne dampen innføres for å kompensere for volumet av den 8 utskilte CO2. Damp kan i tillegg eller som et alternativ leveres varmeleveranse til et industrianlegg. The steam from the exhaust boilers 17 and 18 drives a steam turbine which drives a generator 26. In addition, the exhaust boiler(s) 17,18 supply steam which is introduced into the cleaned flue gas before it is led into the jacket 27 around the flame tube 40. This steam is introduced to compensate for the volume of the 8 secreted CO2. Steam can additionally or as an alternative supply heat to an industrial plant.

Figur 3 viser en tilsvarende løsning som løsningen vist på figur, men hvor den eneste vesentlige forskjell er at eten enhet 28 for tilleggsfyring er plassert i rørledningen 29 etter utløpet fra mantelen 27 og før innløpet til turbindelen 14 i den første gassturbinen 12. Tilleggsfyringen gjøres med for eksempel naturgass. Denne enheten for tilleggsfyring hever temperaturen i den rensede eksosgassen fra en typisk temperatur på om lag 800 QC eller høyere opp til om lag 1200 - 1400 QC. Dette vil medføre en forbedring av det totale anleggets virkningsgrad, men vil redusere graden av fjernet CO2 fra kraftanlegget. Figure 3 shows a similar solution to the solution shown in the figure, but where the only significant difference is that the ethylene unit 28 for additional firing is placed in the pipeline 29 after the outlet from the casing 27 and before the inlet to the turbine part 14 in the first gas turbine 12. The additional firing is done with for example natural gas. This afterburner device raises the temperature of the cleaned exhaust gas from a typical temperature of about 800 QC or higher up to about 1200 - 1400 QC. This will lead to an improvement in the overall plant's efficiency, but will reduce the degree of CO2 removed from the power plant.

I utførelseseksemplet vist på figurene 1-3 benyttes i utgangspunktet to ulike gassturbiner med hensyn til nyttbar akseleffekt, for eksempel i forholdet 1:3. Men det kan også benyttes andre forholdstall eller det kan benyttes like gassturbiner, dvs. at det kan benyttes forholdstall mellom 1:3 og 1:1 med hensyn til nyttbar akseleffekt. In the design example shown in Figures 1-3, two different gas turbines are initially used with regard to usable shaft power, for example in a ratio of 1:3. But other ratios can also be used or similar gas turbines can be used, i.e. ratios between 1:3 and 1:1 can be used with regard to usable shaft power.

Imidlertid bør gassturbinens øvrige parametere, som for eksempel trykkforhold, være tilnærmet lik. Ettersom tilgjengelige gassturbiner på markedet kun finnes i standardmodeller med gitt utførelse og akseleffekt, kan prosessen vist på figur 3 tilpasses gitte gassturbiner. However, the gas turbine's other parameters, such as pressure ratio, should be approximately the same. As available gas turbines on the market are only found in standard models with a given design and shaft power, the process shown in Figure 3 can be adapted to given gas turbines.

Gasskraftverkets kombinert syklus gassturbiner 12, 12' kan være av standard type, med et mulig unntak av det felles brennkammeret 10, som kan involvere en modifikasjon i forhold til et standard brennkammer. Det kan være mulig å modifisere forskjellige typer brennkamre, så som for eksempel, men ikke begrenset til, eksterne brennkamre, "silo" type brennkamre eller "canned" type brennkamre. I tillegg kommer integrering av CO2- innfangningsanlegget 1 1 som er av typen CO2-membran, for eksempel av polymer typen, som tilrettelegges best mulig for praktisk gjennomføring og kostnadseffektivitet. The gas power plant's combined cycle gas turbines 12, 12' may be of a standard type, with the possible exception of the common combustion chamber 10, which may involve a modification in relation to a standard combustion chamber. It may be possible to modify different types of combustion chambers, such as, but not limited to, external combustion chambers, "silo" type combustion chambers or "canned" type combustion chambers. In addition, there is integration of the CO2 capture facility 1 1 which is of the CO2 membrane type, for example of the polymer type, which is arranged as best as possible for practical implementation and cost efficiency.

Innfanget CO2 og mulig nitrogen som har sluppet gjennom CO2-memnbranen fjernes fra CO2-utskilleren og pumpes eksempelvis tilbake til en oljebrønn for økt oljeutvinning (IOR = Increased Oil Recovery) eller til et deponi av egnet art. Captured CO2 and possible nitrogen that has escaped through the CO2 membrane are removed from the CO2 separator and pumped back, for example, to an oil well for increased oil recovery (IOR = Increased Oil Recovery) or to a suitable landfill.

Det vises til figur 4 som viser detaljer ved et foretrukket utførelseseksempel av et brennkammer 10 ifølge oppfinnelsen. Brennkammeret er dannet av et flamrør 40 og en omliggende mantel eller kappe 27. I den prosessen som er vistpå figur 1-3 benyttes i utgangspunktet et standard brennkammer 10, modifisert noe med hensyn til styring av luftstrømmene. Den konstruktive utførelsen av ett slikt typisk standard brennkammer kan finnes beskrevet i apen litteratur, lærebøker og publikasjoner. Imidlertid anvendes et standard brennkammer vanligvis på en annerledes måte, ettersom luften vanligvis først føres på utsiden av flamrøret 40 (mellom mantelen 27 og flamrøret 40) , for så å føres videre inn i flamrøret 40 til forbrenningsprosessens primærsone. Reference is made to Figure 4 which shows details of a preferred embodiment of a combustion chamber 10 according to the invention. The combustion chamber is formed by a flame tube 40 and a surrounding mantle or jacket 27. In the process shown in figures 1-3, a standard combustion chamber 10 is used, modified somewhat with regard to controlling the air flows. The constructive design of such a typical standard combustion chamber can be found described in open literature, textbooks and publications. However, a standard combustion chamber is usually used in a different way, as the air is usually first led to the outside of the flame tube 40 (between the mantle 27 and the flame tube 40), and is then led further into the flame tube 40 to the primary zone of the combustion process.

Men i det foreliggende anlegg er framgangsmåten (air management) annerledes, ettersom brennkammeret 10 arbeider med i hovedsak to separate gasstrømmer, hvor en går innvendig i flamrøret 40 og den andre går på utsiden av flamrøret 40. Det bare er den delstrømmen som går inne i flamrøret 40 som går til CO2-innfangningsanlegget 11. But in the present plant the procedure (air management) is different, as the combustion chamber 10 works with essentially two separate gas streams, one of which goes inside the flame tube 40 and the other goes on the outside of the flame tube 40. It is only the partial flow that goes inside the flame pipe 40 which goes to the CO2 capture system 11.

Komprimert luft fra kompressoren 13, naturgass og resirkulert avgass fra brennkammeret ledes inn i flamrørets 40 ene ende 34 gjennom henholdsvis lufttilførselsledningen 3 1, naturgasstilførselen 32 og tilførselsledningen 33 for resirkulert eksosgass. Den forbrente eksosgassen forlater brennkammeret 10 ved dettes motsatte ende 35. Compressed air from the compressor 13, natural gas and recycled exhaust gas from the combustion chamber are led into one end 34 of the flame tube 40 through the air supply line 3 1, the natural gas supply 32 and the supply line 33 for recycled exhaust gas, respectively. The burnt exhaust gas leaves the combustion chamber 10 at its opposite end 35.

Den rensede røykgassen føres derimot inn i mantelen 27 ved brennkammerets utløpsende og bringes til å sirkulere rundt flamrøret 40 på dettes utside for å kjøle ned dette, for deretter å forlate mantelen 27 i området for flamrørets 40 primærsone. The purified flue gas, on the other hand, is fed into the mantle 27 at the outlet end of the combustion chamber and is made to circulate around the flame tube 40 on its outside to cool it down, and then leave the mantle 27 in the area of the flame tube 40's primary zone.

Derved kan forbrenningen i brennkammeret 10 skje ved optimal forbrenningstemperatur og luftoverskudd for derved å ivareta kravet til et nødvendig lavt NOx-utslipp. Thereby, the combustion in the combustion chamber 10 can take place at an optimal combustion temperature and excess air in order to thereby meet the requirement for a necessary low NOx emission.

Et brennkammer 10 ifølge oppfinnelsen er følgelig en kombinasjon av et brennkammer og en varmeveksler. Derved kan forbrenningen i brennkammeret 10 skje ved en optimal forbrenningstemperatur og luftoverskudd for derved å ivareta kravet til et nødvendig lavt NOx-utslipp. A combustion chamber 10 according to the invention is consequently a combination of a combustion chamber and a heat exchanger. Thereby, the combustion in the combustion chamber 10 can take place at an optimal combustion temperature and excess air in order to thereby meet the requirement for a necessary low NOx emission.

Selv om det i foreliggende anlegget beskrevet ett brennkammer, men det kan være mulig å anvende flere brennkamre. Videre skal det anføres at brennkammeret er vist helt skjematisk, hvor deler som er åpenbare for en fagmann ikke er vist. Eksempel på slik utelatelse er blant annet den trykk-kappe som nødvendigvis omslutter brennkammeret. Although in the present plant one combustion chamber is described, it may be possible to use several combustion chambers. Furthermore, it should be stated that the combustion chamber is shown entirely schematically, where parts that are obvious to a person skilled in the art are not shown. An example of such an omission is, among other things, the pressure jacket that necessarily surrounds the combustion chamber.

Ifølge utførelsesformene vist og beskrevet anvendes CO2- membrananlegg, for eksempel av polymer typen, da det er hensiktsmessig å anvende polymere membraner for eksempel av celluloseacetat. Denne type membranløsning er både velprøvd og rimelig i anskaffelse og bruk, men har begrensninger med hensyn til selektivitet ettersom relativt mye nitrogen og oksygen i tillegg til CO2 kan slippe gjennom membranen. Det kan imidlertid være aktuelt å anvende nye typer polymer membraner for CO2-innfanging uten derved å fravike oppfinnelsens idet slike nye polymer membraner vil kunne gjøre det mulig å anvende høyere inngangstemperaturer og derved redusere behovet for gass/gass-varmevekslere. According to the embodiments shown and described, CO2 membrane systems are used, for example of the polymer type, as it is appropriate to use polymeric membranes, for example of cellulose acetate. This type of membrane solution is both well-proven and affordable in acquisition and use, but has limitations with regard to selectivity as a relatively large amount of nitrogen and oxygen in addition to CO2 can escape through the membrane. It may, however, be relevant to use new types of polymer membranes for CO2 capture without thereby deviating from the invention, as such new polymer membranes will make it possible to use higher inlet temperatures and thereby reduce the need for gas/gas heat exchangers.

Claims (20)

PatentkravPatent claims 1. Fremgangsmåte for å øke energi- og kostnadseffektivitet til et kombinert syklus gassturbinkraftverk og for energi og kostnadseffektiv CO2-fangst fra en trykksatt røykgass med oppkonsentrert CO2, hvor fremgangsmåten omfatter:1. Method for increasing the energy and cost efficiency of a combined cycle gas turbine power plant and for energy and cost-effective CO2 capture from a pressurized flue gas with concentrated CO2, where the method includes: i det minste én av å tilveiebringe og å drifte et kombinert syklus gassturbinkraftverk omfattende én eller flere gassturbinanlegg (12, 12 ') og / eller kombinert anlegg med damp- og gassturbinsykluser, omfattende én eller flere kompressordeler (13, 13' ) og én eller flere turbindeler (14, 14 ') og videre omfattende et brennkammer (10);at least one of providing and operating a combined cycle gas turbine power plant comprising one or more gas turbine plants (12, 12') and/or combined plant with steam and gas turbine cycles, comprising one or more compressor parts (13, 13') and one or several turbine parts (14, 14') and further comprising a combustion chamber (10); idet røykgass fra brennkammeret (10) kjøles ned og føres gjennom en renseenhet (11), hvor fremgangsmåten videre omfatter fjerning av i det minste vesentlige deler av CO2-innholdet fra røykgassen for å oppnå renset røykgass og hvor den rensede røykgass varmes opp igjen og sammen med trykksatt damp driver de(n) en(e) eller flere turbindeler (14, 14 ') og hvor dampen trykkavlastes før den slippes ut i atmosfæren,in that flue gas from the combustion chamber (10) is cooled and passed through a purification unit (11), where the method further comprises removing at least significant parts of the CO2 content from the flue gas to obtain purified flue gas and where the purified flue gas is heated again and together with pressurized steam they drive one or more turbine parts (14, 14 ') and where the steam is depressurized before being released into the atmosphere, karakterisert ved at brennkammeret (10) arbeider med hovedsakelig to separate gassdelstrømmer hvor en gassdelstrøm går innvendig i brennkammerets (10) flamrør (40) og hvor den andre gassdelstrømmen går på utsiden av flamrøret (40), idet den første gassdelstrøm omfatter tilleggsluft og resirkulert urenset røykgass fra brennkammeret som forbrennes sammen med drivstoff inne i flamrøret (40), og den andre gassdelstrømmen omfatter renset røykgass som varmes opp på utsiden av flamrøret (40) samtidig som flamrøret (40) nedkjøles.characterized in that the combustion chamber (10) works with mainly two separate gas sub-flows where one gas sub-flow goes inside the combustion chamber (10) flame tube (40) and where the second gas sub-flow goes on the outside of the flame tube (40), the first gas sub-flow comprising additional air and recycled impurity flue gas from the combustion chamber which is burned together with fuel inside the flame tube (40), and the second gas sub-flow comprises purified flue gas which is heated on the outside of the flame tube (40) at the same time as the flame tube (40) cools down. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gasskraftverket er utstyrt med en første (12) og en andre (12 ') gassturbin med hver sin kompressordel (13, 13') og en turbindel (14, 14) '), hvor den urensede røykgassen fra brennkammeret (10) blir komprimert i kompressordelen (13') til det andre gassturbinanlegget (12 '), idet gassdelstrømmen av røykgass renses og brukes til varmeveksling i brennkammeret (10) for derved å oppnå optimal oppvarming av denne gassdelstrømmen i brennkammeret (10), hvor varmeenergien overføres ved høyest mulig temperatur og hvor den rensede gassdelstrømmen deretter tilføres innløpet til turbindelen (14) til det første gassturbinanleggets (12) turbindel for å drifte det første gassturbinanlegget (12).2. Method according to claim 1, characterized in that the gas power plant is equipped with a first (12) and a second (12') gas turbine, each with its own compressor part (13, 13') and a turbine part (14, 14)'), where the the uncleaned flue gas from the combustion chamber (10) is compressed in the compressor part (13') of the second gas turbine system (12'), the gas sub-flow of flue gas being cleaned and used for heat exchange in the combustion chamber (10) in order to achieve optimal heating of this gas sub-flow in the combustion chamber ( 10), where the heat energy is transferred at the highest possible temperature and where the purified gas partial flow is then supplied to the inlet to the turbine part (14) of the turbine part of the first gas turbine plant (12) in order to operate the first gas turbine plant (12). 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den trykksatte delen av røykgassen som skal renses, føres gjennom en CO2-innfangingsenhet (11), for eksempel av typen polymer, for å fjerne CO2 fra røykgassen.3. Method according to claim 2, characterized in that the pressurized part of the flue gas to be cleaned is passed through a CO2 capture unit (11), for example of the polymer type, to remove CO2 from the flue gas. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at damp injiseres i den rensede gassdelstrømmen før innløpet av kappen (27) som omslutter flamrøret (40) til brennkammeret (10) for å kompensere for fjernet CO2 i CO2-innfangingsenheten (11) og for å øke varmeoverføringen i brennkammeret (10).4. Method according to claim 2, characterized in that steam is injected into the purified gas partial stream before the inlet of the jacket (27) which encloses the flame tube (40) of the combustion chamber (10) to compensate for removed CO2 in the CO2 capture unit (11) and to increase the heat transfer in the combustion chamber (10). 5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at en gassdelstrøm fra kompressoren (13) tilføres kappen (27) ved utløpet av brennkammeret (10) og ledes ut av kappen (27) i området til brennkammerets (10) forbrenningssone.5. Method according to claim 4, characterized in that a gas partial flow from the compressor (13) is supplied to the casing (27) at the outlet of the combustion chamber (10) and is led out of the casing (27) in the area of the combustion chamber (10)'s combustion zone. 6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at den andre delen av den trykksatte, ikke rensede røykgassen fra kompressordelen (13 ') resirkuleres tilbake til flamrøret (40) sammen med trykksatt luft og drivstoff.6. Method according to any one of claims 1-5, characterized in that the second part of the pressurized, untreated flue gas from the compressor part (13') is recycled back to the flame pipe (40) together with pressurized air and fuel. 7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at trykket til røykgassen økes etter ekspansjon og avkjøling, og hvor deler av den trykksatte røykgassen resirkuleres tilbake til brennkammeret (10) for optimal oppkonsentrering av CO2 før innføring i CO2-innfangingsenheten (11), fortrinnsvis i området til brennkammerets (10) forbrenningssone (34).7. Method according to any one of claims 1-6, characterized in that the pressure of the flue gas is increased after expansion and cooling, and where parts of the pressurized flue gas are recycled back to the combustion chamber (10) for optimal concentration of CO2 before introduction into CO2- the capture unit (11), preferably in the area of the combustion chamber (10) combustion zone (34). 8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at vann fjernes fra røykgassen forut for en boostervifte (57), som trykksetter røykgassen, hvorpå vann tilsettes igjen etter å ha passert gjennom boosterviften (57), for derved å regulere røykgassens molvekt ved innløpet til kompressoren (13 ').8. Method according to any one of claims 1-7, characterized in that water is removed from the flue gas prior to a booster fan (57), which pressurizes the flue gas, after which water is added again after passing through the booster fan (57), thereby regulate the molar weight of the flue gas at the inlet to the compressor (13 '). 9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-8, karakterisert ved at røykgassen fra gassturbinanlegget (ene) tilføres gjennom en varmegjenvinningsdampgenerator (17, 18) for produksjon av damp, hvor deler av produsert damp føres tilbake til gassdelstrømmen foran kappen (47) til brennkammeret (10).9. Method according to any one of claims 1-8, characterized in that the flue gas from the gas turbine plant (ones) is fed through a heat recovery steam generator (17, 18) for the production of steam, where parts of the produced steam are fed back to the gas partial flow in front of the jacket (47 ) to the combustion chamber (10). 10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at den resterende del av den produserte dampen driver én eller flere dampturbiner (25).10. Method according to claim 9, characterized in that the remaining part of the produced steam drives one or more steam turbines (25). 11. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-10, karakterisert ved at en del av røykgassdelstrømmen føres via en varmeveksler (19) til CO2-innfangingsenheteten (11), hvorpå den rensede røykgassen returneres tilbake via varmeveksleren (19) hvor den varmes opp igjen og eventuelt blandes med damp og tilleggsluft fra kompressoren (13) til det første gassturbinanlegget (12), som danner gassdelstrømmen som går på utsiden av flamrørets (40).11. Method according to any one of claims 1-10, characterized in that part of the flue gas partial flow is led via a heat exchanger (19) to the CO2 capture unit (11), after which the purified flue gas is returned back via the heat exchanger (19) where it is heated again and possibly mixed with steam and additional air from the compressor (13) to the first gas turbine plant (12), which forms the gas partial flow that goes on the outside of the flame tube (40). 12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-11, karakterisert ved at det benyttes et første og et andre seriekoblet gassturbinanlegg (12, 12') som har felles brennkammer(e) (10), idet gassen er oppvarmet på utsiden av flamrøret (40),eventuelt føres gjennom en enhet (28) for tilleggsfyring, og tilføres turbindelen (14) til det første gassturbinanlegget (12) og hvor røykgassen som dannes i flamrøret (40) går til turbindelen (14 ') til det andre gassturbinanlegget (12'), hvoretter røykgassen tilføres en varmegjenvinningsdampgenerator (18) hvor røykgassen avkjøles og deretter ledes via en vannkjøler (16) til innløpet til kompressordelen (13 ') til det andre gassturbinanlegget (12') hvor røykgassen komprimeres og deles i to røykgassdelstrømmer.12. Method according to any one of claims 1-11, characterized in that a first and a second series-connected gas turbine plant (12, 12') are used which have common combustion chamber(s) (10), the gas being heated on the outside of the flame pipe (40), possibly passed through a unit (28) for additional firing, and supplied to the turbine part (14) of the first gas turbine plant (12) and where the flue gas formed in the flame pipe (40) goes to the turbine part (14') of the second gas turbine plant (12'), after which the flue gas is supplied to a heat recovery steam generator (18) where the flue gas is cooled and then led via a water cooler (16) to the inlet of the compressor part (13') of the second gas turbine plant (12') where the flue gas is compressed and divided into two flue gas sub-streams. 13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at en røykgassdelstrøm går via en varmeveksler (19) til CO2-innfangingsenheten (11), hvoretter den rensede røykgassen går tilbake via varmeveksleren (19) hvor røykgassen varmes opp igjen og deretter blandes med damp og deretter sirkuleres rundt utsiden av flamrøret (40).13. Method according to claim 12, characterized in that a flue gas partial flow goes via a heat exchanger (19) to the CO2 capture unit (11), after which the purified flue gas returns via the heat exchanger (19) where the flue gas is heated again and then mixed with steam and then is circulated around the outside of the flame tube (40). 14. Brennkammer for bruk i et varme- eller gasskraftverk som omfatter minst et gassturbinanlegg eller et kombinert syklus gassturbinanlegg og som videre omfatter et brennkammer (10) som har et flamrør (40), en varmeveksler (19), et anlegg (11) for C02-fangst fra røykgassen fra brennkammeret (10) og minst en varmegjenvinningsdampgenerator (17, 18) og tilhørende rørledninger mellom de forskjellige delene i gassturbinanlegget, hvor brennkammeret (10) omfatter en forbrenningssone (34), rørledninger (31, 32) for tilførsel av luft og drivstoff og et utløpsrør (29) for avgass i motsatt ende (35) av forbrenningssonen (34), hvor kappen (27) for sirkulasjon av en avkjølingsgass er anordnet rundt flamrøret (40), innløpet for kjølegassen er anordnet i området for utløpsrøret (29) for røykgassen, mens utløpet fra kappen (27) er anordnet i området for forbrenningssonen (34), slik at den kjølende gassen bringes til å sirkulere gjennom kappen (27) i retning fra utløpsrøret (29) for eksosgassen mot forbrenningssonen (34).14. Combustion chamber for use in a heat or gas power plant which comprises at least one gas turbine plant or a combined cycle gas turbine plant and which further comprises a combustion chamber (10) which has a flame pipe (40), a heat exchanger (19), a plant (11) for C02 capture from the flue gas from the combustion chamber (10) and at least one heat recovery steam generator (17, 18) and associated pipelines between the various parts of the gas turbine plant, where the combustion chamber (10) comprises a combustion zone (34), pipelines (31, 32) for supplying air and fuel and an outlet pipe (29) for exhaust gas at the opposite end (35) of the combustion zone (34), where the jacket (27) for circulation of a cooling gas is arranged around the flame pipe (40), the inlet for the cooling gas is arranged in the area of the outlet pipe (29) for the flue gas, while the outlet from the jacket (27) is arranged in the area of the combustion zone (34), so that the cooling gas is caused to circulate through the jacket (27) in the direction from the outlet pipe (29) for the exhaust gas towards the burning zone (34). 15. Brennkammer ifølge krav 14, karakterisert ved at brennkammeret (10) er utstyrt med en tilførselsledning (33) for resirkulert avgass.15. Combustion chamber according to claim 14, characterized in that the combustion chamber (10) is equipped with a supply line (33) for recycled exhaust gas. 16. Kraftverk omfattende minst ett gassturbinanlegg eller et kombinert syklus gassturbinanlegg, omfattende minst to gassturbinanlegg (12, 12 '), som hver omfatter en kompressordel (13, 13') og en turbindel (14, 14 '), hvor varmekraftverket videre omfatter en brennkammer (10) ifølge krav 14, en varmeveksler (19), et anlegg (11) for CO2-fangst fra røykgassen fra brennkammeret (10) og minst én varmegjenvinningsdampgenerator (17, 18) og tilhørende rørledninger mellom de forskjellige anleggene og enhetene i gassturbinanlegget,16. Power plant comprising at least one gas turbine plant or a combined cycle gas turbine plant, comprising at least two gas turbine plants (12, 12 '), each comprising a compressor part (13, 13') and a turbine part (14, 14 '), where the thermal power plant further comprises a combustion chamber (10) according to claim 14, a heat exchanger (19), a plant (11) for capturing CO2 from the flue gas from the combustion chamber (10) and at least one heat recovery steam generator (17, 18) and associated pipelines between the various plants and units in the gas turbine plant , karakterisert ved at en renset gassdelstrøm fra flamrøret (40) føres gjennom et rør fra kompressordelen (13 ') av gassturbinanlegget (12') og injisert damp til en kappe (27) som omgir brennkammeret (10) og ledes videre gjennom et utløpsrør (29) fra kappen (27) til innløpet av en turbindel (14) i det første gassturbinanlegget (12), idet gassen som sirkulerer gjennom kappen (27) blir brukt til avkjøling av brennkammeret (10) for å oppnå optimal oppvarming av dette.characterized in that a purified gas partial flow from the flame pipe (40) is led through a pipe from the compressor part (13') of the gas turbine plant (12') and injected steam to a jacket (27) which surrounds the combustion chamber (10) and is led further through an outlet pipe (29) ) from the jacket (27) to the inlet of a turbine part (14) in the first gas turbine plant (12), the gas circulating through the jacket (27) being used to cool the combustion chamber (10) in order to achieve optimal heating thereof. 17. Kraftverk ifølge krav 16, karakterisert ved at CO2-innfangingsenheten (11) omfatter et CO2-membrananlegg, fortrinnsvis av polymertypen.17. Power plant according to claim 16, characterized in that the CO2 capture unit (11) comprises a CO2 membrane system, preferably of the polymer type. 18. Kraftverk ifølge krav 16 og 17, karakterisert ved at en andre urenset gassdelstrøm fra flamrøret (40) injiseres inn i flamrøret (40) sammen med tilleggsluft og drivstoff.18. Power plant according to claims 16 and 17, characterized in that a second impure gas partial flow from the flame tube (40) is injected into the flame tube (40) together with additional air and fuel. 19. Kraftverk ifølge krav 17 eller 18, karakterisert ved at tilførselsrøret for renset røykgass er koblet til kappen (27) ved utløpssiden av brennkammeret (10) mens utløpsrøret (29) fra kappen (27) er koblet til kappen (27) ved forbrenningssonen til brennkammeret (10).19. Power plant according to claim 17 or 18, characterized in that the supply pipe for purified flue gas is connected to the jacket (27) at the outlet side of the combustion chamber (10), while the outlet pipe (29) from the jacket (27) is connected to the jacket (27) at the combustion zone of the combustion chamber (10). 20. Kraftverk ifølge et hvilket som helst av kravene 17-19, karakterisert ved at turbinanlegget omfatter to tilkoblede gassturbinanlegg hvor det første gassturbinanlegget (12) drives av urenset røykgass fra brennkammeret (10), mens det andre gassturbinanlegget (12 ') drives av renset røykgass fra brennkammeret (10), som eventuelt blandes med damp levert fra en dampkilde (17, 18) og luft levert fra det første turbinanleggets (12) kompressordel (13).20. Power plant according to any one of claims 17-19, characterized in that the turbine plant comprises two connected gas turbine plants where the first gas turbine plant (12) is powered by purified flue gas from the combustion chamber (10), while the second gas turbine plant (12') is powered by purified flue gas from the combustion chamber (10), which is possibly mixed with steam supplied from a steam source (17, 18) and air supplied from the compressor part (13) of the first turbine plant (12).
NO20053739A 2003-02-11 2005-08-04 Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustion chamber arrangement with separate streams NO343989B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20053739A NO343989B1 (en) 2003-02-11 2005-08-04 Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustion chamber arrangement with separate streams

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20030682A NO318638B1 (en) 2003-02-11 2003-02-11 Procedure for and gas power plants with CO2 capture and combustion chamber for separate gas drums
NO20031550A NO319798B1 (en) 2003-04-04 2003-04-04 Process and gas power plant with CO2 capture, consisting of two gas turbine plants and combustion chamber arrangement for separate gas drums.
PCT/NO2004/000036 WO2004072443A1 (en) 2003-02-11 2004-02-09 Efficient combined cycle power plant with co2 capture and a combustor arrangement with separate flows
NO20053739A NO343989B1 (en) 2003-02-11 2005-08-04 Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustion chamber arrangement with separate streams

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20053739L NO20053739L (en) 2005-08-04
NO343989B1 true NO343989B1 (en) 2019-08-05

Family

ID=35295593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20053739A NO343989B1 (en) 2003-02-11 2005-08-04 Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustion chamber arrangement with separate streams

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO343989B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5937652A (en) * 1992-11-16 1999-08-17 Abdelmalek; Fawzy T. Process for coal or biomass fuel gasification by carbon dioxide extracted from a boiler flue gas stream
WO2001075277A1 (en) * 2000-03-31 2001-10-11 Northern Research And Engineering Corporation Solid-fueled power generation system with carbon dioxide sequestration and method therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5937652A (en) * 1992-11-16 1999-08-17 Abdelmalek; Fawzy T. Process for coal or biomass fuel gasification by carbon dioxide extracted from a boiler flue gas stream
WO2001075277A1 (en) * 2000-03-31 2001-10-11 Northern Research And Engineering Corporation Solid-fueled power generation system with carbon dioxide sequestration and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
NO20053739L (en) 2005-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1592867B1 (en) Efficient combined cycle power plant with co2 capture and a combustor arrangement with separate flows
RU2315186C2 (en) Low contamination thermal power station
AU2008304752B2 (en) Turbine facility and power generating apparatus
US7726114B2 (en) Integrated combustor-heat exchanger and systems for power generation using the same
NO20101517A1 (en) Heat integration in a CO2 capture plant
EP1690040A2 (en) Purification works for thermal power plant
EP1827656A1 (en) Method for removing and recovering co2 from an exhaust gas
EP2586516B1 (en) Systems and methods for treating carbon dioxide
CA2717051C (en) Thermal power plant with co2 sequestration
EA039670B1 (en) Power generating system and method
Xu et al. Optimization of parameters and thermodynamics of gasification process for enhanced CO2 capture in an IGCC system
CN102305109A (en) Oxygen enrichment-coal gasification flue gas reheating combined cycle power system
NO325049B1 (en) Procedures for increasing energy and cost efficiency in a gas or power plant; a thermal power plant for the same and a combustion chamber for use in connection with such plants.
JP6109577B2 (en) Hydrogen gas turbine combined cycle power plant
NO343989B1 (en) Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustion chamber arrangement with separate streams
NO319798B1 (en) Process and gas power plant with CO2 capture, consisting of two gas turbine plants and combustion chamber arrangement for separate gas drums.
KR101592765B1 (en) Combined cycle power generation system
NO318638B1 (en) Procedure for and gas power plants with CO2 capture and combustion chamber for separate gas drums
WO2025159647A2 (en) System and method for carbon capture
EP4507807A1 (en) Carbon capture for gas turbines
WO2023013015A1 (en) Carbon dioxide recovery method and carbon dioxide recovery system using carbon dioxide cycle power generation facility
HK1158289B (en) Thermal power plant with co2 sequestration
NO20110359A1 (en) Combined cycle power plant with CO2 capture
NO20110545A1 (en) Improvements at a power plant with a combined cycle

Legal Events

Date Code Title Description
CREP Change of representative

Representative=s name: ZACCO NORWAY AS, POSTBOKS 2003 VIKA

CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: STATOIL ASA, NO

CREP Change of representative

Representative=s name: TANDBERGS PATENTKONTOR AS, POSTBOKS 1570 VIKA, 011

CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: EQUINOR ASA, NO

CREP Change of representative

Representative=s name: DEHNS NORDIC AS, FORNEBUVEIEN 33, 1366 LYSAKER