DE10330859A1 - Operating emission-free gas turbine power plant involves feeding some compressed circulated gas directly to combustion chamber, cooling/humidifying some gas before feeding to combustion chamber - Google Patents

Operating emission-free gas turbine power plant involves feeding some compressed circulated gas directly to combustion chamber, cooling/humidifying some gas before feeding to combustion chamber Download PDF

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Abstract

The gas turbine power plant operating method involves using residual heat in expanded waste gas for generating steam and/or hot water, feeding a first part of a compressed circulated gas directly to a combustion chamber (2) and cooling a second part (48a) in an intermediate cooler (47) and humidifying it in a humidifying tower (46) before feeding it to the combustion chamber. AN Independent claim is also included for the following: (a) an arrangement for implementing the inventive method.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL TERRITORY

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer Kraftwerksanlage mit einem halb geschlossenen CO2-Prozess, wobei wenigstens ein Kompressor angeordnet ist, von welchem Umlaufgas komprimiert wird, dieses komprimierte Umlaufgas nach Passieren einer Brennkammer einer Gasturbine zugeführt wird, und wobei ein Abhitzekessel angeordnet ist, in welchem die in den entspannten Abgasen enthaltene Restwärme hinter der Gasturbine zur Erzeugung von Dampf und/oder heissem Wasser genutzt wird.The present invention relates to a method and a device for operating a power plant with a semi-closed CO 2 process, wherein at least one compressor is arranged, by which recycle gas is compressed, this compressed recycle gas is fed to a gas turbine after passing through a combustion chamber, and wherein a Waste heat boiler is arranged, in which the residual heat contained in the relaxed exhaust gases behind the gas turbine is used to generate steam and / or hot water.

Im Rahmen der allgemeinen Bestrebungen, Kraftwerke zu entwickeln, welche eine möglichst geringe Umweltbelastung darstellen, gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Projekten, deren Ziel die Entwicklung emissionsfreier Gasturbinenkraftwerke mit einem halb geschlossenen CO2/H2O-Kreislauf ist. Der Einsatz emissionsfreier Gasturbinenkraftwerke wird heute insbesondere im Bereich der Oel- und Gasindustrie erwogen, da das separierte Kohlendioxid dort in grossem Umfang verwendet werden kann (Enhanced Oil Recovery, EOR) und zum Teil bereits empfindliche Steuern für emittiertes Kohlendioxid gezahlt werden müssen.As part of the general efforts to develop power plants that represent the lowest possible environmental impact, there are a large number of different projects whose aim is the development of emission-free gas turbine power plants with a semi-closed CO 2 / H 2 O cycle. The use of emission-free gas turbine power plants is currently being considered especially in the oil and gas industry, since the separated carbon dioxide can be used there to a large extent (enhanced oil recovery, EOR) and in some cases sensitive taxes for emitted carbon dioxide have to be paid.

Dabei wird das meist als Brennstoff verwendete Erdgas mit möglichst reinem Sauerstoff verbrannt. Der reine Sauerstoff wird dazu aus einer Luftzerlegungsanlage zur Verfügung gestellt. Alternativ ist es möglich, mit so genannten Membranreaktoren zur Oxidation des Brennstoffs zu arbeiten, wie sie z. B. in der WO 98/55208 und der WO 98/55394 beschrieben sind. Unter diesen Umständen entstehen Verbrennungsgase, die praktisch nur aus Kohlendioxid und Wasser bestehen. Kondensiert man das Wasser aus dem Arbeitsmediuun aus, so erhält man weitgehend reines Kohlendioxid, das durch Kompression verflüssigt und auf unterschiedliche Art und Weise verwendet oder entsorgt werden kann.This is mostly used as fuel used natural gas with as much as possible pure oxygen burned. The pure oxygen is used for this an air separation plant. Alternative is it possible with so-called membrane reactors for the oxidation of the fuel to work as they B. in WO 98/55208 and WO 98/55394 are described. Under these circumstances, combustion gases are generated which practically consist only of carbon dioxide and water. Condensed if you get the water out of the working medium, you get largely pure carbon dioxide that liquefies by compression and on different Way can be used or disposed of.

Zur Nutzung der hohen Temperaturen am Turbinenaustritt wird i.d.R. ein Dampferzeuger vorgesehen, wobei der entstehende Dampf benutzt wird, tun eine Kondensationsturbine anzutreiben (bottoming steam turbine).To use the high temperatures As a rule, at the turbine outlet a steam generator is provided, wherein the steam produced is used to do a condensing turbine to drive (bottoming steam turbine).

Alternativ kann der erzeugte Dampf in einer Gegendruckturbine vorentspannt werden (topping steam turbine), um dann vor, in, oder hinter der Brennkammer mit dem Arbeitsmedium der Gasturbine vermischt zu werden. Der eingespritzte Dampf kann dann nach Durchströmen des Abhitzekessels zusammen mit dem durch die Verbrennung entstandenen Wasser auskondensiert werden. Beide Konzepte werden im Patent EP 0 731 255 A1 detailliert beschrieben.Alternatively, the generated steam can be pre-expanded in a counter-pressure turbine (topping steam turbine) in order to then be mixed with the working medium of the gas turbine before, in or behind the combustion chamber. The injected steam can then be condensed out together with the water generated by the combustion after flowing through the waste heat boiler. Both concepts are patented EP 0 731 255 A1 described in detail.

Die EP 0 939 199 A1 beschreibt eine Anlage, bei welcher angegeben wird, wie bei einem halb geschlossenen Gasturbinen-Zyklus eine Mischung aus Wasser und Kohlendioxid als Arbeitsmedium verwendet wird. Dabei wird unter anderem Wasser in den Verdichter, in die Brennkammer sowie in die Gasturbine eingespritzt. Die WO 99/63210 beschreibt ihrerseits einen halb geschlossenen kombinierten Zyklus, bei welchem ein stöchiometrisches Gemisch aus Wasser und Kohlendioxid als Arbeitsmediuun genutzt wird.The EP 0 939 199 A1 describes a plant in which it is specified how a mixture of water and carbon dioxide is used as the working medium in a semi-closed gas turbine cycle. Among other things, water is injected into the compressor, the combustion chamber and the gas turbine. WO 99/63210 in turn describes a semi-closed combined cycle in which a stoichiometric mixture of water and carbon dioxide is used as the working medium.

Problematisch an derartigen Kohlendioxid-Zyklen ist unter anderem, dass die für konventionellen Gebrauch (d. h. normale Verbrennung unter Abgabe von Kohlendioxid an die Atmosphäre) ausgelegten Komponenten für die Verwendung in einem halb geschlossenen Kohlendioxid-Zyklus meist nicht optimal ausgelegt sind. Entsprechend kann es vorkommen, dass sich z. B. der bei Verwendung einer bottoming steam turbine oder einer topping steam turbine erwartete erhöhte Wirkungsgrad respektive die zusätzliche Leistung nicht in dem Masse realisieren lässt wie gewünscht, und entsprechend auch mit der Beschaffung derartiger Turbinen verbundene Investitionen nicht gerechtfertigt sind. Der Wirkungsgrad wird zudem dadurch erniedrigt, dass die Wärme, welche bei der Abführung von Kohlendioxid und Wasser aus dem Umlaufstrom aus dem System entfernt wird, nicht nutzbringend eingesetzt werden kann. Überhaupt fällt im Rahmen von derartigen Anlagen vergleichsweise viel Niedrigtemperatur-Wärme an, welche nicht optimal eingesetzt wird.The problem with such carbon dioxide cycles is among other things that for conventional use (i.e. normal combustion under supply from carbon dioxide to the atmosphere) designed components for mostly used in a semi-closed carbon dioxide cycle are not optimally designed. Accordingly, it can happen that z. B. when using a bottoming steam turbine or a topping steam turbine expected increased efficiency or additional Performance can not be realized to the extent required and accordingly investments associated with the procurement of such turbines are not justified. The efficiency is also reduced by that the warmth which at the exhaustion of carbon dioxide and water from the recycle stream removed from the system cannot be used to advantage. Ever falls in In the context of such systems, a comparatively large amount of low-temperature heat which is not used optimally.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren respektive eine Vorrichtung zum Betrieb einer Kraftwerksanlage mit einem halb-geschlossenen CO2-Prozess zur Verfügung zu stellen, welcher einfach ist und für dessen Realisierung keine hohen Investitionskosten erforderlich sind, dessen Wirkungsgrad aber nach wie vor vertretbar ist. Dabei ist wenigstens ein Kompressor angeordnet, von welchem Umlaufgas komprimiert wird, dieses komprimierte Umlaufgas wird nach Passieren einer Brennkammer einer Gasturbine zugeführt, und stromab der Gasturbine ist ein Abhitzekessel angeordnet, in welchem die in den entspannten Abgasen enthaltene Restwärme zur Erzeugung von Dampf und/oder heissem Wasser genutzt wird.It is therefore an object of the present invention to provide a method or a device for operating a power plant with a semi-closed CO 2 process which is simple and does not require high investment costs for its implementation, but its efficiency is still as before is justifiable. At least one compressor is arranged, by means of which recycle gas is compressed, this compressed recycle gas is fed to a gas turbine after passing through a combustion chamber, and a waste heat boiler is arranged downstream of the gas turbine, in which the residual heat contained in the relaxed exhaust gases is used to generate steam and / or hot water is used.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein erster Teil des komprimierten Umlaufgases direkt der Brennkammer zugeführt wird, und ein zweiter Teil des komprimierten Umlaufgases vor der Einleitung in die Brennkammer in einem Zwischenkühler abgekühlt wird und anschliessend vor Einleitung in die Brennkammer in einem Befeuchtungsturm befeuchtet wird.According to the invention, this object solved, that a first part of the compressed recycle gas goes directly to the combustion chamber is fed and a second part of the compressed recycle gas before introduction is cooled in the combustion chamber in an intercooler and then humidified in a humidification tower prior to introduction into the combustion chamber becomes.

Der Kern der Erfindung besteht somit darin, durch eine möglichst energetisch optimierte Sättigung des Umlaufgases mit Wasser vor dessen Einleitung in die Brennkammer den Massenstrom durch die Gasturbine möglichst zu vergrössern und dadurch die Leistung zu erhöhen. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad ohne grosse konstruktive Änderungen und Zusatzinvestitionen (keine weiteren Dampfturbinen erforderlich) erhöht werden. Die Einstellung eines optimalen Wirkungsgrades wird bei diesem Prozess ausserdem dadurch erhöht, dass, bevorzugt in regelbarer Weise, ein erster Teil des komprimierten Umlaufgases direkt der Brennkammer zugeführt wird, und ein zweiter Teil den genannten Mitteln zur Kühlung respektive zur Befeuchtung zugeführt wird. Die erforderlichen Komponenten (Abhitzekessel, Zwischenkühler, Befeuchtungsturm) sind vergleichsweise kostengünstig und können insbesondere auch ohne grossen Aufwand an die bei Betrieb mit Kohlendioxid/Wasser veränderten Betriebsbedingungen angepasst werden.The essence of the invention is thus in it by one if possible energetically optimized saturation of the recycle gas with water before it is introduced into the combustion chamber to increase the mass flow through the gas turbine as much as possible and thereby increasing performance. In this way, the efficiency can be changed without major design changes and additional investments (no further steam turbines required) elevated become. The setting of an optimal efficiency is with this Process also increased by that, preferably in a controllable manner, a first part of the compressed Recycle gas is fed directly to the combustion chamber, and a second part the cooling means mentioned respectively supplied for humidification becomes. The necessary components (waste heat boiler, intercooler, humidification tower) are comparatively inexpensive and can especially without much effort when operating with carbon dioxide / water changed Operating conditions to be adjusted.

Im Zusammenhang mit den verwendeten Begriffen muss darauf hingewiesen werden, dass unter einem Abhitzekessel grundsätzlich ein Mittel verstanden werden soll, mit welchem die stromab der Gasturbine verfügbare Abwärme genutzt werden kann. Dies kann dabei zum Zweck der Gewinnung von Dampf oder Warmwasser erfolgen, wobei sowohl Dampf als auch Warmwasser entweder im Gasturbinenprozess selber Wiederverwendung finden können oder aber auch in einem separaten Verwendungszweck (zum Beispiel Prozesswärme für chemische Anlage). Unter einem Zwischenkühler ist grundsätzlich ein Mittel zu verstehen, welches dazu verwendet werden kann, die Temperatur des Umlaufgases zu reduzieren. Als Befeuchtungsturm ist ein Mittel zu verstehen, welches in der Lage ist, die Umlaufgase durch Verdunstung mit Wasser respektive Dampf zu befeuchten. Es können dabei unterschiedliche Bauweisen wie z. B. Füllkörperkolonnen verwendet werden, welche aus einem Turm bestehen, in welchem Füllkörper angeordnet sind, und in welchen im Gegenstromprinzip Wasser von oben nach unten rieselt und die Umlaufgase von unten nach oben geführt werden. Typischerweise wird das Umlaufgas im Befeuchtungsturm auf eine relative Feuchtigkeit von im Bereich von 10 bis 20 Massen% gebracht. Die Befeuchtung kann auch zwei- oder mehrstufig erfolgen, z.B. in nacheinandergeschalteten Befeuchtungstürmen.In connection with the terms used It must be pointed out that under a waste heat boiler there is always a Means to be understood with which the downstream of the gas turbine available waste heat can be used. This can be done for the purpose of extracting Steam or hot water take place, both steam and hot water can either be reused in the gas turbine process itself or but also in a separate use (for example process heat for chemical Investment). Under an intercooler is fundamental to understand a means that can be used to Reduce circulating gas temperature. As a humidification tower to understand a means that is capable of circulating gases moistened by evaporation with water or steam. It can different designs such. B. packed columns are used which consist of a tower in which packing elements are arranged, and in which water flows from top to bottom in the counterflow principle and the circulating gases are led from bottom to top. typically, the circulating gas in the humidification tower to a relative humidity brought in the range of 10 to 20 mass%. The humidification can also take place in two or more stages, e.g. in sequential Befeuchtungstürmen.

Gemäss einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Teilströme (direkt zur Brennkammer respektive indirekt, d. h. über Zwischenkühler und Befeuchtungsturm) relativ zueinander in geregelter Weise gefahren. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, den zweiten, über Zwischenkühler und Befeuchtungsturm der Brennkammer zugeführten Teil des komprimierten Umlaufgases weniger als 50%, bevorzugt weniger als 40% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 20 bis 30% des gesamten komprimierten Umlaufgases stromab des Kompressors ausmachen zu lassen.According to a first preferred embodiment of the invention, the two partial flows (directly to the combustion chamber or indirectly, d. H. about intercooler and humidification tower) driven relative to each other in a controlled manner. It proves to be advantageous to use the second, via intercooler and Part of the compressed humidification tower supplied to the combustion chamber Recycle gas less than 50%, preferably less than 40% and in particular preferably in the range from 20 to 30% of the total compressed recycle gas to be located downstream of the compressor.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die im Zwischenkühler anfallende Abwärme für die Befeuchtung im Befeuchtungsturm verwendet wird. So kann die für die Befeuchtung erforderliche Enthalpie in effizienter Weise aus dem Zwischenkühler bezogen werden. Insbesondere bevorzugt wird dabei im Zwischenkühler Prozesswasser respektive Prozessdampf erwärmt, und dieses heisse Prozesswasser im Befeuchtungsturm zur Befeuchtung verwendet. Dabei kann dieses Prozesswasser respektive dieser Prozessdampf insbesondere bevorzugt bei Einleitung in den Befeuchtungsturm eine Temperatur von im Bereich von 150 bis 250 Grad Celsius aufweisen bei einem Druck, welcher im wesentlichen dem Eintrittsdruck der Gasturbine entspricht, d.h. z.B. von im Bereich von 10 bis 35 bar. Als im Zwischenkühler verwendetes Prozesswasser kann aus dem Umlaufgas auskondensiertes Wasser und/oder vorgewärmtes Prozesswasser aus einer Luftzerlegungsanlage, und/oder vorgewärmtes Prozesswasser aus einer Einheit zur Entfernung von Kohlendioxid und/oder Wasser, und/oder vorgewärmtes Prozesswasser, welches wenigstens mittelbar bei einem Kondensator für die Umlaufgase anfällt, und/oder Restwasser aus dem Zwischenkühler, verwendet werden. Die Verwendung von bereits im Zyklus zur Verfügung stehendem Wasser weist den gossen Vorteil auf, dass so automatisch Wasser verwendet wird, welches den in Bezug auf einen Langzeitbetrieb erforderlichen Reinheitsgrad aufweist. Ansonsten ist es nämlich bei der Einspritzung von Wasser meist erforderlich, dieses entweder mit Zusätzen zu versehen um Ablagerungen zu verhindern, oder aber deionisiertes Wasser zu verwenden. Dies ist mit erheblichen Kosten verbunden und kann so vermieden werden.Another preferred embodiment of the The present invention is characterized in that the resulting in the intercooler waste heat for the Humidification is used in the humidification tower. So can be used for humidification required enthalpy efficiently obtained from the intercooler become. Process water in the intercooler is particularly preferred, respectively Process steam heated, and this hot process water in the humidification tower for humidification used. This process water or process steam can particularly preferred when introduced into the humidification tower Have temperature in the range of 150 to 250 degrees Celsius at a pressure which is essentially the inlet pressure of the Corresponds to gas turbine, i.e. e.g. from in the range of 10 to 35 bar. As in the intercooler Process water used can condense out of the circulating gas Water and / or preheated Process water from an air separation plant, and / or preheated process water from a unit for removing carbon dioxide and / or water, and / or preheated Process water, which is at least indirectly with a condenser for the Recycle gases and / or residual water from the intercooler can be used. The Use of water already available in the cycle shows the great advantage that water is used automatically, which is the degree of purity required for long-term operation having. Otherwise it is when injecting water mostly required this either with additives too provided to prevent deposits, or deionized To use water. This is associated with considerable costs can be avoided in this way.

Eine weitere Erhöhung der Flexibilität der Fahrweise kann gem. einer anderen bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht werden, dass zusätzlich im Abhitzekessel erzeugter Dampf vor oder in die Brennkammer eingebracht wird, wobei bevorzugt dieser Dampf im Abhitzekessel stufenweise zunächst in einem Economizer, dann in einem Verdampfer unter Zuhilfenahme einer Dampftrommel und dann in einem Überhitzer erzeugt wird. Die Einspritzung von Dampf erhöht auf der einen Seite den Massenstrom in der Gasturbine und reduziert auf der anderen Seite die Temperatur in der Brennkammer. Beides hat zur Folge, dass die verfügbare Leistung an der Gasturbine erhöht werden kann. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, den zusätzlich in die Brennkammer eingespritzten Dampfstrom weniger als 20 Massen% resp. 30 Vol% der gesamten komprimierten, der Brennkammer zugeführten Gasströme ausmachen zu lassen, wobei der Dampfstrom insbesondere bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 Massen% resp. 20 bis 40 Vol% dieser Gasströme ausmacht.A further increase in the flexibility of the driving style can acc. another preferred embodiment thereby achieved be that in addition Steam generated in the waste heat boiler is introduced before or into the combustion chamber is, preferably this steam in the waste heat boiler gradually first in an economizer, then in an evaporator with the help a steam drum and then generated in a superheater. The Injection of steam increased on the one hand the mass flow in the gas turbine and reduced on the other hand, the temperature in the combustion chamber. Both has the consequence that the available Performance on the gas turbine increased can be. It proves to be advantageous to additionally in the combustion chamber injected steam flow less than 20 mass% respectively. 30 vol% of the total compressed gas flows to the combustion chamber to let, the steam flow being particularly preferred in the range from 10 to 30 mass% respectively. Accounts for 20 to 40 vol% of these gas flows.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Befeuchtung des Umlaufgases im Befeuchtungsturm Wasser und/oder Dampf verwendet, welcher im Abhitzekessel vorgewärmt wurde, wobei diese Vorwärmung bevorzugt stufenweise zunächst in einem Economizer und dann einem Verdampfer erfolgt, und wobei dieses Wasser respektive dieser Dampf insbesondere bevorzugt bei Einleitung in den Befeuchtungsturm eine Temperatur von im Bereich von 150 bis 250 Grad Celsius aufweisen bei einem Druck, welcher im wesentlichen dem Eintrittsdruck der Gasturbine entspricht, d.h. z.B. von im Bereich von 10 bis 35 bar. In dieser Ausführungsform wird also die im Abhitzekessel anfallende Wärme dazu genutzt, die für die Befeuchtung erforderliche Enthalpie bereitzustellen. Insbesondere in Kombination mit Prozesswasser, welches bereits im Zwischenkühler erwärmt wurde, kann so ein sehr effizienter Prozess mit hohem Wirkungsgrad sichergestellt werden. Auch hier, wie bereits weiter oben erwähnt, erweist es sich in Bezug auf Ablagerungen als vorteilhaft, im wesentlichen ausschliesslich aus dem Umlaufgas auskondensiertes Wasser für die Befeuchtung im Befeuchtungsturm respektive für die Dampfeinspritzung in die Brennkammer zu verwenden.According to another preferred embodiment The invention is used to humidify the circulating gas in the humidification tower Water and / or steam used, which has been preheated in the waste heat boiler, taking this preheating preferably in stages at first done in an economizer and then an evaporator, and being this water or steam is particularly preferred when discharged in the humidification tower a temperature in the range of 150 to Have 250 degrees Celsius at a pressure that is essentially corresponds to the inlet pressure of the gas turbine, i.e. e.g. from in the area from 10 to 35 bar. In this embodiment, the im Heat from the waste heat boiler used for to provide the humidification required enthalpy. In particular in combination with process water that has already been heated in the intercooler, can ensure a very efficient process with high efficiency become. Here too, as already mentioned above, it proves to be the case on deposits as advantageous, essentially exclusively Water condensed from the recycle gas for humidification in the humidification tower respectively for to use steam injection in the combustion chamber.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das befeuchtete Umlaufgas stromab des Befeuchtungsturms im Abhitzekessel, bevorzugt in einer Überhitzerstufe, vor Einleitung in die Brennkammer weiter erhitzt wird, wobei das Umlaufgas nach der Überhitzung insbesondere bevorzugt eine Temperatur von im Bereich von 500 bis 650 Grad Celsius aufweisen bei einem Druck, welcher im wesentlichen dem Eintrittsdruck der Gasturbine entspricht, d.h. z.B. von im Bereich von 10 bis 35 bar. Dieses "Reheating" in einer Überhitzerstufe kann dazu verwendet werden, den Wirkungsgrad weiter zu verbessern. Dabei kann wiederum die Flexibilität der Anlage dadurch erhöht werden, dass der Umlaufgas-Strom, welcher stromab des Befeuchtungsturms zur Verfügung steht, in regelbarer Weise in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei der eine direkt der Brennkammer zugeführt wird, und der andere über die genannte Überhitzerstufe im Abhitzekessel weiter erhitzt und erst dann der Brennkammer zugeführt wird. Insbesondere in Kombination mit der regelbaren direkten Zuführung von Umlaufgas unmittelbar hinter dem Kompressor in die Brennkammer und mit der ebenfalls einstellbaren zusätzlichen Einspritzung von Dampf aus dem Abhitzekessel in die Brennkammer lässt sich so der Prozess optimal einstellen, dies insbesondere in Bezug auf den Wirkungsgrad auch bei Komponenten, welche für konventionellen Betrieb ausgelegt sind.Another preferred embodiment is characterized in that the humidified circulating gas downstream the humidification tower in the waste heat boiler, preferably in a superheater stage, is further heated before being introduced into the combustion chamber, the Recycle gas after overheating particularly preferably a temperature in the range from 500 to Have 650 degrees Celsius at a pressure that is essentially corresponds to the inlet pressure of the gas turbine, i.e. e.g. from in the area from 10 to 35 bar. This "reheating" in a superheater stage can be used for this to further improve efficiency. Here again the flexibility the system thereby increased that the circulating gas flow, which is downstream of the humidification tower to disposal is divided in a controllable manner into two partial streams, the one is fed directly to the combustion chamber, and the other via the called superheater level heated further in the waste heat boiler and only then fed to the combustion chamber. Especially in combination with the adjustable direct feeding of Circulating gas immediately behind the compressor in the combustion chamber and with the additional adjustable injection of steam The process can be optimally carried out from the waste heat boiler into the combustion chamber adjust, especially with regard to efficiency for components that are for conventional operation are designed.

Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird stromab des Zwischenkühlers und vor dem Befeuchtungsturm ein Teilstrom der komprimierten Umlaufgase abgezweigt und einer Einheit zugeführt, in welcher Kohlendioxid und/oder Wasser aus dem Umlaufgas entfernt werden. Dadurch, dass diese Abzweigung hinter dem Zwischenkühler erfolgt, kann die durch die Abzweigung in die Einheit zur Separation von Kohlendioxid und Wasser verloren gehende Wärme stark reduziert werden. Dabei macht bevorzugt dieser Teilstrom weniger als 20 Massen%, insbesondere bevorzugt weniger als 15 Massen% des gesamten Umlaufstroms aus.According to another embodiment The invention is downstream of the intercooler and before the humidification tower a partial flow of the compressed circulating gases is branched off and one Unit fed, in which carbon dioxide and / or water is removed from the recycle gas become. The fact that this branch takes place behind the intercooler by branching off into the carbon dioxide separation unit and water lost heat be greatly reduced. This partial stream preferably makes less than 20% by mass, particularly preferably less than 15% by mass of the total circulating current.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduktion der Kompressionsarbeit ausserdem das Umlaufgas in einem Intercooler oder durch Wassereinspritzung abgekühlt wird, wobei insbesondere bevorzugt bei Verwendung eines Intercoolers die dabei anfallende Abwärme wenigstens mittelbar zur Befeuchtung im Befeuchtungsturm eingesetzt wird.Another preferred embodiment is characterized in that to reduce the compression work also the recycle gas in an intercooler or by water injection chilled is, with particular preference when using an intercooler the resulting waste heat used at least indirectly for humidification in the humidification tower becomes.

Grundsätzlich kommen für die Bereitstellung von reinem Sauerstoff unterschiedliche Verfahren in Frage. Normalerweise wird der in der Brennkammer verwendete Sauerstoff in einer separaten Luftzerlegungsanlage bereitgestellt. Das kann sich sich bei der Luftzerlegungsanlage um eine kryogene, eine absorptive oder eine Membranbasierte Luftzerlegungsanlage handeln. Alternativ kann aber auch der in der Brennkammer verwendete Sauerstoff in einem integrierten Membranmodul zur Verfügung gestellt werden.Basically come for the provision of pure oxygen different processes in question. Usually the oxygen used in the combustion chamber is separated Air separation plant provided. That can change with the Air separation plant around a cryogenic, an absorptive or a Act membrane-based air separation plant. Alternatively, however the oxygen used in the combustion chamber is also integrated Membrane module available be put.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Further preferred embodiments of the invention Procedures are in the dependent claims described.

Ausserdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens, wie es oben beschrieben wurde. Dabei umfasst die Vorrichtung einen halbgeschlossenen CO2-Prozess, wobei wenigstens ein Kompressor angeordnet ist, von welchem Umlaufgas komprimiert wird, dieses komprimierte Umlaufgas nach Passieren einer Brennkammer einer Gasturbine zugeführt wird, und wobei ein Abhitzekessel angeordnet ist, in welchem die in den entspannten Abgasen enthaltene Restwärme hinter der Gasturbine zur Erzeugung von Dampf und/oder heissem Wasser genutzt wird. Insbesondere sind Mittel angeordnet, über welche ein erster Teil des komprimierten Umlaufgases direkt der Brennkammer zugeführt werden, und ein Zwischenkühler angeordnet, in welchem ein zweiter Teil des komprimierten Umlaufgases vor der Einleitung in die Brennkammer abgekühlt wird und ausserdem ein Befeuchtungsturm angeordnet ist, in welchem das abgekühlte komprimierte Umlaufgas vor Einleitung in die Brennkammer befeuchtet wird.In addition, the present invention relates to an apparatus for performing a method as described above. The device comprises a semi-closed CO 2 process, at least one compressor being arranged, by means of which recycle gas is compressed, this compressed recycle gas is fed to a gas turbine after passing through a combustion chamber, and a waste heat boiler is arranged, in which the exhaust gases in the expanded gases are released Residual heat contained behind the gas turbine is used to generate steam and / or hot water. In particular, means are arranged via which a first part of the compressed recycle gas is fed directly to the combustion chamber, and an intercooler is arranged in which a second part of the compressed recycle gas is cooled before being introduced into the combustion chamber and a humidification tower is also arranged in which the cooled compressed recycle gas is humidified before introduction into the combustion chamber.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Further preferred embodiments the inventive Device are in the dependent claims described.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNGSHORT EXPLANATION THE INVENTION

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is based on Embodiments are explained in connection with the figures. Show it:

1 ein Schema eines emissionsfreien Gasturbinenkraftwerkes mit bottoming steam turbine nach dem bekannten Stand der Technik; 1 a schematic of an emission-free gas turbine power plant with bottoming steam turbine according to the known prior art;

2 ein Schema eines emissionsfreien Gasturbinenkraftwerkes mit topping steam turbine nach dem bekannten Stand der Technik; 2 a schematic of an emission-free gas turbine power plant with topping steam turbine according to the known prior art;

3 ein Schema eines emissionsfreien Gasturbinenkraftwerkes mit Zwischenkühlung und Befeuchtung und 3 a diagram of an emission-free gas turbine power plant with intermediate cooling and humidification and

4 ein Schema eines weiteren emissionsfreien Gasturbinenkraftwerkes mit Zwischenkühlung und Befeuchtung eines Teilstromes der komprimierten Luft und Dampfeinspritzung. 4 a diagram of another emission-free gas turbine power plant with intermediate cooling and humidification of a partial flow of the compressed air and steam injection.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS TO EXECUTE THE INVENTION

1 zeigt als bekannter Stand der Technik eine schematische Darstellung einer halb geschlossenen Gasturbinenanlage mit Abhitzekessel 4 und Dampfturbine 10. Die Anlage verfügt über einen Verdichter 1, der das Arbeitsmedium (Umlaufgas) komprimiert. Das komprimierte Umlaufgas 48 wird anschliessend in eine Brennkammer 2 geführt, dort wird Brennstoff verbrannt und die heissen Umlaufgase anschliessend in einer Turbine 3 entspannt und die erzeugte mechanische Energie mit einem Generator 8 zur Erzeugung von elektrische Energie verwendet. Der Brennstoff wird über eine Brennstoffleitung 20 zugeführt. Als Oxidationsmittel findet im wesentlichen reiner Sauerstoff Anwendung, welcher in einer Luftzerlegungsanlage 9 verfügbar gemacht und über eine Leitung 21 zugeführt wird. Bei der Luftzerlegungsanlage 9 kann es sich um eine Anlage nach dem Stand der Technik handeln. So kommen z. B. Verfahren wie kryogene Separation, pressure swing absorption (PSA) in Frage, es ist aber auch möglich an Stelle einer separaten Luftzerlegungsanlage 9 einen integrierten Membranreaktor zu verwenden. Die Luftzerlegungsanlage 9 wird über eine Leitung 34 mit Frischluft versorgt und verfügt in der Regel unter anderem wenigstens über einen Kühler 12, bei welchem Abwärme erzeugt wird, welche üblicherweise von geringem Wert (niedrige Temperatur) ist. 1 shows as a known prior art a schematic representation of a semi-closed gas turbine system with waste heat boiler 4 and steam turbine 10 , The system has a compressor 1 , which compresses the working medium (circulating gas). The compressed recycle gas 48 is then in a combustion chamber 2 led, fuel is burned there and the hot circulating gases then in a turbine 3 relaxes and the generated mechanical energy with a generator 8th used to generate electrical energy. The fuel is fed through a fuel line 20 fed. Essentially pure oxygen is used as the oxidizing agent, which is used in an air separation plant 9 made available and via a line 21 is fed. At the air separation plant 9 can be a system according to the state of the art. So come z. B. Methods such as cryogenic separation, pressure swing absorption (PSA) in question, but it is also possible instead of a separate air separation plant 9 to use an integrated membrane reactor. The air separation plant 9 is over a line 34 supplied with fresh air and usually has at least one cooler, among other things 12 , at which waste heat is generated, which is usually of low value (low temperature).

Die heissen Abgase der Gasturbine 3 werden über eine Leitung 23 einem Abhitzekessel 4 zugeführt, wo die in den Abgasen enthaltene Restwärme genutzt wird. Im Gegenlaufprinzip wird in diesem Abhitzekessel 4 Wasser zunächst in einem Economizer 26 erwärmt, anschliessend in einem Verdampfer 28 unter Zuhilfenahme einer Dampftrommel 27 verdampft und zuletzt in einem Überhitzer 29 weiter erhitzt. Der Wasserkreislauf wird dabei von einer Pumpe 25 angetrieben und in einem Speisewasserbehälter 24 wird das Prozesswasser bereitgehalten respektive ggf. entgast. Das im Abhitzekessel 4 erhitzte, dampfförmige Wasser wird anschliessend einer Kondensationsdampfturbine 10 zugeführt, und in dieser entspannt. Dabei wird ein Generator 11 angetrieben. Hinter der Dampfturbine 10 wird der Dampf einem Kondensator 30 zugeführt, und das kondensierte Prozesswasser über eine Pumpe 31 wiederum in den Speisewasserbehälter 24 gefördert.The hot exhaust gases from the gas turbine 3 are on a line 23 a waste heat boiler 4 fed where the residual heat contained in the exhaust gases is used. In the counter-rotating principle in this waste heat boiler 4 Water first in an economizer 26 warmed, then in an evaporator 28 with the help of a steam drum 27 evaporated and finally in a superheater 29 heated further. The water circuit is powered by a pump 25 powered and in a feed water tank 24 the process water is kept ready or, if necessary, degassed. That in the waste heat boiler 4 heated, vaporous water is then a condensing steam turbine 10 fed, and relaxed in this. Thereby a generator 11 driven. Behind the steam turbine 10 the steam becomes a condenser 30 fed, and the condensed process water via a pump 31 again in the feed water tank 24 promoted.

Der im Abhitzekessel 4 abgekühlte Umlaufgas-Strom wird hinter dem Abhitzekessel 4 einem Kühler oder Kondensator 5 zugeführt. Beim Umlaufgas handelt es sich im wesentlichen um ein Gemisch von Kohlendioxid und Wasser, das heisst es besteht aus einem Gemisch der Reaktionsprodukte der Verbrennung von z. B. Erdgas mit Sauerstoff. Entsprechend kondensiert im Kondensator 5 Wasser aus, und dieses wird über eine Abführleitung 33 abgeführt. Das Umlaufgas wird hinter dem Kondensator 5 wiederum dem Verdichter 1 zugeführt.The one in the waste heat boiler 4 cooled circulating gas flow is behind the waste heat boiler 4 a cooler or condenser 5 fed. The circulating gas is essentially a mixture of carbon dioxide and water, that is, it consists of a mixture of the reaction products of the combustion of e.g. B. natural gas with oxygen. Correspondingly condenses in the condenser 5 Water out, and this is through a drain line 33 dissipated. The circulating gas is behind the condenser 5 again the compressor 1 fed.

Ein Teil 49 des komprimierten Umlaufgases 48 wird hinter dem Verdichter 1 über eine Leitung einer Einheit zugeführt, in welcher sowohl Wasser als auch Kohlendioxid aus dem System entfernt wird. Diese Einheit verfügt über einen ersten Kühler 7a, bei welchem im wesentlichen Wasser auskondensiert wird. Dieses Wasser wird über die Leitung 33 aus dem System entfernt. Hinter dem ersten Kühler 7a wird dieser Anteil des Umlaufgases in einem Kompressor 6 weiter verdichtet und in einem zweiten Kühler 7b wird anschliessend nochmals Wasser auskondensiert sowie aber auch Kohlendioxid, welches über eine Leitung 32 aus dem System entfernt wird. Das Kohlendioxid kann anschliessend fachgerecht entsorgt werden.A part 49 of the compressed recycle gas 48 is behind the compressor 1 fed via a line to a unit in which both water and carbon dioxide are removed from the system. This unit has a first cooler 7a , in which essentially water is condensed out. This water is piped 33 removed from the system. Behind the first cooler 7a this proportion of the recycle gas in a compressor 6 further compressed and in a second cooler 7b water is then condensed out again, but also carbon dioxide, which is fed via a line 32 is removed from the system. The carbon dioxide can then be disposed of properly.

Bei der in 1 dargestellten Anlage handelt es sich um einen halb geschlossenen, emissionsfreien, kombinierten Kreislauf mit Gasturbine, Abhitzekessel und Dampfturbine. Die Dampfturbine wird dabei üblicherweise als bottoming steam turbine bezeichnet. Die in den heissen Abgasen der Gasturbine enthaltene Abwärme wird im Abhitzekessel zur Erzeugung von Dampf für die Dampfturbine genutzt.At the in 1 shown system is a semi-closed, emission-free, combined circuit with gas turbine, waste heat boiler and steam turbine. The steam turbine is usually referred to as a bottoming steam turbine. The waste heat contained in the hot exhaust gases from the gas turbine is used in the waste heat boiler to generate steam for the steam turbine.

Nachteilig ist bei einem derartigen Aufbau unter anderem auch die Tatsache, dass vergleichsweise viel Abwärme durch die Abzweigung eines Teilstroms 49 zur Separation verloren geht. Der gesamte Wirkungsgrad der Anlage wird durch diese Prozessführung reduziert.A disadvantage of such a structure is, among other things, the fact that a comparatively large amount of waste heat is generated by branching off a partial stream 49 is lost for separation. The overall efficiency of the system is reduced by this process control.

2 zeigt eine entsprechende halb geschlossene, emissionsfreie Anlage, bei welcher die in den heissen Abgasen 23 der Gasturbine enthaltene Abwärme nicht in einem separaten Dampfkreislauf wie in 1 genutzt wird, sondern vielmehr zur Erzeugung von Dampf verwendet wird, welcher zunächst über eine Gegendruckdampfturbine 35 (so genannte topping steam turbine) entspannt wird. Dabei wird bei der Entspannung des Dampfes in der Turbine 50 an einem Generator 11 elektrische Energie erzeugt. Stromab der Dampfturbine 50 wird der Dampf anschliessend entweder vor oder in der Brennkammer 2 dem komprimierten Umlaufgas 48 zugeführt. Durch die Zuführung von Dampf in das Umlaufgas erhöht sich der Massenstrom und damit die Leistung, welche von der Gasturbine respektive dem Generator 8 erzeugt werden kann. Auch im Zusammenhang mit einem Aufbau gemäss 2 (bekannter Stand der Technik) stellt sich aber das obengenannte Problem, dass auch hier durch den abgezweigten Teilstrom 49 relativ viel Wärme ungenutzt aus dem System entfernt wird, wodurch sich der Wirkungsgrad erniedrigt. 2 shows a corresponding semi-closed, emission-free system, in which the in the hot exhaust gases 23 the waste heat contained in the gas turbine is not in a separate steam cycle as in 1 is used, but rather is used to generate steam, which is initially via a back pressure steam turbine 35 (so-called topping steam turbine) is relaxed. The steam is released in the turbine 50 on a generator 11 generates electrical energy. Downstream of the steam turbine 50 the steam is then either in front of or in the combustion chamber 2 the compressed recycle gas 48 fed. The supply of steam to the circulating gas increases the mass flow and thus the output from the gas turbine, respectively the generator 8th can be generated. Also in connection with a structure according to 2 (Known prior art), however, the above-mentioned problem arises that here too by the branched-off partial stream 49 relatively much heat is removed from the system unused, which lowers the efficiency.

Die genannten Probleme lassen sich durch ein für konventionelle offene Gasturbinenanlagen auch unter dem Namen Humid Air Turbine bekanntes Vorgehen vermeiden. Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Verfahrens ist in 3 dargestellt.The problems mentioned can be avoided by a procedure known as conventional humid air turbine for conventional open gas turbine systems. An embodiment of such a method is in 3 shown.

Der Gasstrom 37 (Umlaufgas) besteht im wesentlichen aus Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) und kleinen Anteilen weiterer Komponenten. Im Verdichter 1 wird das Umlaufgas bis auf den Arbeitsdruck der Gasturbine 3 komprimiert. Der heisse Gasstrom 48 wird anschliessend in einem Zwischenkühler 47 gekühlt, indem Wärme an durch dem Zwischenkühler 47 geführtes Wasser übertragen wird.The gas flow 37 (Recycle gas) consists essentially of carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O) and small proportions of other components. In the compressor 1 becomes the recycle gas up to the working pressure of the gas turbine 3 compressed. The hot gas stream 48 is then in an intercooler 47 cooled by heat on through the intercooler 47 water is transferred.

Stromab des Zwischenkühlers 47 wird das komprimierte Umlaufgas aufgeteilt, wobei ein Grossteil über die Leitung 44 einem Befeuchtungsturm 46 zugeführt wird (üblicherweise mehr als 80%), und ein kleinerer Anteil über die Leitung 43 einer Einheit zur Separation zugeführt wird. In dieser Einheit wird das Gas zunächst durch einen Kondensator 7a geleitet, in welchem im wesentlichen das gesamte Wasser aus dem Gas auskondensiert wird. Das Wasser wird anschliessend über die Leitung 33 entweder aus dem System entfernt oder einer weiteren Verwendung innerhalb des Systems verfügbar gemacht. Hinter dem ersten Kondensator 7a wird das Gas, welches im wesentlichen nur noch aus Kohlendioxid besteht, in einem Kompressor 6 weiter komprimiert und in einem zweiten Kondensator 7b weiter komprimiert. Dabei wird nochmals etwas Wasser auskondensiert und über die Leitung 33 abgeführt, und das resultierende Kohlendioxid wird über die Leitung 32 entweder entsorgt oder anders verwendet. Die in den beiden Kondensatoren 7 aus dem Gas entfernte Abwärme kann dabei über Wärmetauscher 42 einem Prozesswasserstrom zugeführt werden. Dieses warme Wasser, welches üblicherweise bei einer Temperatur von 60 bis 100 Grad Celsius vorliegt, kann in weiteren Prozessen innerhalb des Systems verwendet werden (vgl. weiter unten).Downstream of the intercooler 47 the compressed recycle gas is divided, with a large part via the line 44 a humidification tower 46 is supplied (usually more than 80%), and a smaller proportion via the line 43 a unit for separation is fed. In this unit, the gas is first passed through a condenser 7a passed in which essentially all of the water is condensed out of the gas. The water is then piped 33 either removed from the system or made available for further use within the system. Behind the first condenser 7a the gas, which essentially consists only of carbon dioxide, is in a compressor 6 further compressed and in a second capacitor 7b further compressed. A little water is condensed out again via the line 33 dissipated, and the resulting carbon dioxide is on the line 32 either disposed of or otherwise used. The one in the two capacitors 7 Waste heat removed from the gas can be transferred via heat exchangers 42 be fed to a process water flow. This warm water, which is usually at a temperature of 60 to 100 degrees Celsius, can be used in other processes within the system (see below).

Im Befeuchtungsturm 46 wird der Hauptteil des Umlaufgases mit Wasser respektive Dampf so stark wie möglich befeuchtet. Üblicherweise ist der Gasstrom 40 hinter dem Befeuchtungsturm mit Wasser gesättigt. Dabei wird darauf geachtet, dass die für die Verdampfung des Wassers erforderliche Enthalpie im wesentlichen durch das Wasser zur Verfügung gestellt wird, d. h. dass das Wasser zur Befeuchtung mit einer möglichst hohen Temperatur zugeführt wird. Das zur Befeuchtung verwendete Wasser stammt auf der einen Seite aus dem Zwischenkühler 47. Das im Zwischenkühler 47 zur Kühlung des Umlaufgases verwendete Prozesswasser weist eine erhöhte Temperatur auf und kann im Befeuchtungsturm infolgedessen direkt verwendet werden unter optimaler Ausnützung der Wärme. Alternativ oder zusätzlich wird dem Befeuchtungsturm 46 Wasser zugeführt, welches aus dem Abhitzekessel 4 stammt. Auf diese Weise kann Wärme, welche im Zwischenkühler 47 und im Abhitzekessel 4 anfällt, optimal für den Verdampfungsprozess eingesetzt werden und die Befeuchtung des Umlaufgases führt zu einer Erhöhung des Massenstroms in der Gasturbine mit der damit verbundenen Erhöhung der Leistung.In the humidification tower 46 the main part of the circulating gas is moistened with water or steam as much as possible. Usually the gas flow 40 saturated with water behind the humidification tower. Care is taken to ensure that the enthalpy required for the evaporation of the water is essentially provided by the water, ie that the water is supplied for humidification at the highest possible temperature. The water used for humidification comes from the intercooler on one side 47 , That in the intercooler 47 Process water used to cool the circulating gas is at an elevated temperature and can therefore be used directly in the humidification tower with optimal use of the heat. Alternatively or additionally, the humidification tower 46 Water supplied from the waste heat boiler 4 comes. In this way, heat that is in the intercooler 47 and in the waste heat boiler 4 is optimally used for the evaporation process and the humidification of the recycle gas leads to an increase in the mass flow in the gas turbine with the associated increase in output.

Überschüssiges Wasser aus dem Befeuchtungsturm 46 wird über die Leitung 45 abgeführt und entweder dem Eingang des Abhitzekessels 4 zugeleitet oder dem Eingang des Zwischenkühlers 47. Bevorzugt wird als Prozesswasser für den Wärmetausch im Zwischenkühler Wasser verwendet, welches bereits wenigstens leicht erwärmt ist. In Frage kommt dazu unter anderem Wasser aus dem Luftzerlegungsprozess 9 (z. B. Wasser mit vergleichsweise niedrigwertiger Wärme aus einem Kühler 12), Wasser aus der Einheit zur Separation, d. h. Wasser aus den Wärmetauschern 42, oder aber auch aus einem Wärmetauscher 42, welcher einem Kondensator 5 für das Umlaufgas nachgeschaltet ist.Excess water from the humidification tower 46 is about the line 45 dissipated and either the entrance of the waste heat boiler 4 fed or the input of the intercooler 47 , Water which is at least slightly warmed is preferably used as the process water for the heat exchange in the intercooler. This includes water from the air separation process 9 (e.g. water with comparatively low-quality heat from a cooler 12 ), Water from the separation unit, ie water from the heat exchangers 42 , or from a heat exchanger 42 which is a capacitor 5 is connected downstream for the recycle gas.

Stromab des Befeuchtungsturms 46 wird das gesättigte Umlaufgas 40 in einer Überhitzerstufe 29 (Rekuperatorstufe) im Abhitzekessel 4 weiter erhitzt. Dabei werden üblicherweise Temperaturen von im Bereich von 500 bis 650 Grad Celsius aufweisen bei einem Druck, welcher im wesentlichen dem Eintrittsdruck der Gasturbine entspricht, d.h. z.B. von im Bereich von 10 bis 35 bar. Dieses erhitzte und befeuchtete Umlaufgas wird anschliessend der Brennkammer 2 zugeführt. Die Befeuchtung des Umlaufgases führt durch das zugefügte Wasser zu einer Erhöhung des Massenstroms durch die Gasturbine und damit auch zu einer Erhöhung der erzielbaren Leistung bei gleicher Temperatur in der Brennkammer respektive bei gleicher Turbineneintrittstemperatur.Downstream of the humidification tower 46 becomes the saturated recycle gas 40 in a superheater stage 29 (Recuperator stage) in the waste heat boiler 4 heated further. Temperatures will usually be in the range from 500 to 650 degrees Celsius at a pressure which essentially corresponds to the inlet pressure of the gas turbine, ie for example in the range from 10 to 35 bar. This heated and humidified circulating gas then becomes the combustion chamber 2 fed. The humidification of the circulating gas leads to an increase in the mass flow through the gas turbine due to the added water and thus also to an increase in the achievable output at the same temperature in the combustion chamber or at the same turbine inlet temperature.

Ebenfalls der Brennkammer 2 zugeführt wird Sauerstoff 21 aus einer Luftzerlegungsanlage 9 sowie Brennstoff über eine Leitung 20. Beim Brennstoff handelt es sich vorzugsweise um Erdgas, es kann sich aber auch um flüssige Brennstoffe handeln. Die Verbrennung wird durch eine Regelung von Brennstoff und Sauerstoff so eingestellt, dass im wesentlichen der gesamte zugeführte Sauerstoff verwendet wird und stromab der Gasturbine 3 im wesentlichen kein Sauerstoff mehr im Umlaufgas vorhanden ist. Die Zuflüsse 20, 21, 40 zur Brennkammer 2 werden so geregelt, dass der erforderliche Leistungsausstoss der Gasturbine eingestellt wird und dass die Temperatur der heissen Verbrennungsgase in der Brennkammer 2 und der entspannten heissen Verbrennungsgase 39 hinter der Gasturbine 3 nicht so hoch werden, dass thermisch besonders belastete Teile über die Massen erhitzt werden. Selbstverständlich können derartige besonders thermisch belastete Teile durch eine zusätzliche Kühlung (z. B. Filmkühlung oder Dampfkühlung) gekühlt werden. Diese zusätzlichen Möglichkeiten der Kühlung sind in 3 aber nicht dargestellt. Grundsätzlich kommen für eine derartige Kühlung aber Gasflüsse respektive Dampfflüsse mit niedriger Temperatur in Frage, wie sie z. B. hinter dem Zwischenkühler 47 oder an anderen Stellen anfallen.Also the combustion chamber 2 oxygen is supplied 21 from an air separation plant 9 as well as fuel via a line 20 , The fuel is preferably natural gas, but it can also be liquid fuels. The combustion is adjusted by regulating fuel and oxygen in such a way that essentially all of the supplied oxygen is used and downstream of the gas turbine 3 essentially no more oxygen is present in the recycle gas. The tributaries 20 . 21 . 40 to the combustion chamber 2 are regulated in such a way that the required power output of the gas turbine is set and that the temperature of the hot combustion gases in the combustion chamber 2 and the relaxed hot combustion gases 39 behind the gas turbine 3 do not become so high that thermally particularly stressed parts are heated up over the masses. Of course, such particularly thermally stressed parts can be cooled by additional cooling (e.g. Film cooling or steam cooling). These additional cooling options are in 3 but not shown. Basically, for such cooling, however, gas flows or steam flows with a low temperature come into question, as z. B. behind the intercooler 47 or occur elsewhere.

Die heissen Verbrennungsgase 38 werden hinter der Brennkammer 2 einer Turbine 3 zugeführt, und darin entspannt. Die erzeugte mechanische Energie wird in einem Generator 8 in elektrische Energie umgewandelt. Hinter der Gasturbine 3 werden die entspannten heissen Verbrennungsgase 39 in einem Abhitzekessel 4 im Gegenstromprinzip zur Erwärmung von Wasser respektive Dampf, wie dies weiter oben bereits beschrieben ist, genutzt. Das abgekühlte Umlaufgas wird hinter dem Abhitzekessel 4 in einem Kondensator 5 gekühlt, wobei gleichzeitig der Hauptteil des Wassers auskondensiert und über die Leitung 33 abgeführt wird. Das über die Leitung 33 abgeführte Wasser wird, wenn immer möglich, als Prozesswasser im Zyklus wiederverwendet. Der Vorteil dabei besteht darin, dass das aus dem Umlaufgas auskondensierte Wasser im wesentlichen frei von Verunreinigungen und Mineralien ist, welche bei einer Einbringung in das Umlaufgas gegebenenfalls zu Ablagerungen oder Verschmutzungen führen könnten. Während nämlich üblicherweise bei einer Wassereinspritzung darauf geachtet werden muss, das eingebrachte Wasser entweder mit Zusätzen zu versehen oder zu reinigen respektive zu deionisieren, wird hier relativ sauberes Wasser direkt durch den Prozess selber zur Verfügung gestellt, was die Reinigung wesentlich vereinfacht. Hinter dem Kondensator 5 wird das Umlaufgas wiederum über die Leitung 37 dem Eingang des Kompressors 1 zugeleitet.The hot combustion gases 38 are behind the combustion chamber 2 a turbine 3 fed, and relaxed in it. The mechanical energy generated is in a generator 8th converted into electrical energy. Behind the gas turbine 3 become the relaxed hot combustion gases 39 in a waste heat boiler 4 used in the countercurrent principle for heating water or steam, as already described above. The cooled recycle gas is behind the waste heat boiler 4 in a capacitor 5 cooled, at the same time the main part of the water condenses and via the line 33 is dissipated. That over the line 33 Whenever possible, drained water is reused as process water in the cycle. The advantage here is that the water condensed out of the circulating gas is essentially free of impurities and minerals, which, if introduced into the circulating gas, could possibly lead to deposits or soiling. While in the case of a water injection it is usually necessary to take care to either add additives to the water or to clean or deionize it, relatively clean water is provided directly by the process itself, which considerably simplifies cleaning. Behind the condenser 5 the recycle gas is in turn piped 37 the input of the compressor 1 fed.

Im Vergleich zu Fahrweise nach dem Stand der Technik weist der vorgeschlagene Prozess den grossen Vorteil auf, dass der Umlaufgas-Strom vor der Abzweigung 43 für die Separation in einem Zwischenkühler 47 heruntergekühlt wird, und dass die dabei anfallende Abwärme dem Prozess im Befeuchtungsturm 46 wieder zugeführt wird. So kann der durch die Abzweigung 43 resultierende Energieverlust um mindestens 2/3 reduziert werden im Vergleich zur konventionellen Fahrweise, wie sie z. B. in den 1 und 2 dargestellt ist. Ausserdem kann die Temperatur der Umlaufgase am Austritt des Abhitzekessel weiter reduziert werden als bei Verwendung eines konventionellen Dampferzeugers.Compared to the driving style according to the prior art, the proposed process has the great advantage that the circulating gas flow before the branch 43 for separation in an intercooler 47 is cooled down and that the waste heat accrues to the process in the humidification tower 46 is fed again. So it can through the junction 43 Resulting energy loss can be reduced by at least 2/3 compared to the conventional driving style, as z. Tie 1 and 2 is shown. In addition, the temperature of the circulating gases at the outlet of the waste heat boiler can be reduced further than when using a conventional steam generator.

Grundsätzlich erlaubt das Verfahren eine im Vergleich zur Verwendung von einer bottoming oder einer topping steam turbine wesentlich billigere Lösung bei vergleichbarem Wirkungsgrad (ein Abhitzekessel und ein Befeuchtungsturm sind vergleichsweise billige Komponenten und ausserdem wenig empfindlich). Ausserdem weist das vorgeschlagene Verfahren den Vorteil auf, im Vergleich zur Verwendung von weiteren Dampfturbinen leichter einstellbar zu sein, d. h. der optimale Wirkungsgrad lässt sich auch unter den veränderten Bedingungen eines halb geschlossenen Kohlendioxid/Wasser-Kreislaufs noch gut einstellen.Basically, the procedure allows one versus using a bottoming or one topping steam turbine much cheaper solution with comparable efficiency (A waste heat boiler and a humidification tower are comparative cheap components and also not very sensitive). Furthermore the proposed method has the advantage in comparison to be easier to adjust for the use of further steam turbines, d. H. the optimal efficiency can also be changed among the Conditions of a semi-closed carbon dioxide / water cycle still adjust well.

Alternativ kann zu einer weiteren Erhöhung des Wirkungsgrad gegebenenfalls stromab des Überhitzers in der Leitung 40 eine Dampfturbine angeordnet werden (vgl. topping steam turbine).Alternatively, a further increase in efficiency can optionally be carried out downstream of the superheater in the line 40 a steam turbine can be arranged (see topping steam turbine).

Eine weiter erhöhte Flexibilität eines derartigen Prozess kann dadurch erreicht werden, dass neue Pfade für das komprimierte Umlaufgas zur Verfügung gestellt werden, und dass insbesondere die unterschiedlichen Pfade in regelbarer Weise ausgestaltet sind. Dies ist für ein weiteres Ausführungsbeispiel in 4 dargestellt. Im wesentlichen handelt es sich um einen Aufbau gemäss 3, hier wird nun aber der heisse komprimierte Umlaufgasstrom stromab des Kompressors 1 in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom 50 wird direkt und ohne weitere Abkühlung oder Befeuchtung der Brennkammer 2 zugeführt. Der zweite Teilstrom 48a wird im wesentlichen in einer dem Verfahren gemäss 3 entsprechender Weise zunächst einem Zwischenkühler 47 zugeführt und anschliessend einem Befeuchtungsturm 46. Wiederum wird zwischen Zwischenkühler 47 und Befeuchtungsturm 46 ein Teil 43 des Umlaufgases abgezweigt um diesen Anteil durch eine Kondensation des darin enthaltenen Wassers und Kohlendioxids letzten Endes über die Leitungen 33 respektive 32 aus dem System zu entfernen. Hinter dem Befeuchtungsturm 46 wird das komprimierte und befeuchtete Umlaufgas wiederum als Option in zwei Teilströme aufgeteilt. Entweder wird der gesättigte Gasstrom 40 einer Überhitzerstufe 29 im Abhitzekessel 4 zugeführt und anschliessend in die Brennkammer 2 geleitet. Oder aber es wird keine weitere Überhitzung vorgenommen und der gesättigte Gasstrom wird direkt über den Pfad 51 der Brennkammer 2 zugeführt. Während üblicherweise der Pfad 40 (respektive 52) mit Überhitzung einen besseren Wirkungsgrad des Prozesses erlaubt, zeigt es sich, dass die direkte Einleitung 51 in die Brennkammer 2 eine höhere maximale Leistung ermöglicht. Entsprechend kann die Balance der beiden Pfade 40 respektive 52 und 51 nach diesen Kriterien eingestellt werden.A further increased flexibility of such a process can be achieved in that new paths are made available for the compressed recycle gas, and in particular that the different paths are designed in a controllable manner. This is for another embodiment in 4 shown. It is essentially a structure according to 3 , but here is the hot compressed circulating gas flow downstream of the compressor 1 divided into two sub-streams. A first partial flow 50 is directly and without further cooling or humidification of the combustion chamber 2 fed. The second partial flow 48a is essentially based on the procedure 3 accordingly an intercooler 47 fed and then a humidification tower 46 , Again, between intercoolers 47 and humidification tower 46 a part 43 of the circulating gas branched off by this portion through condensation of the water and carbon dioxide contained in the end via the lines 33 respectively remove 32 from the system. Behind the humidification tower 46 the compressed and humidified recycle gas is again divided into two partial streams as an option. Either the saturated gas flow 40 a superheater stage 29 in the waste heat boiler 4 fed and then into the combustion chamber 2 directed. Or there is no further overheating and the saturated gas flow is directly over the path 51 the combustion chamber 2 fed. While usually the path 40 (respectively 52 ) with overheating allows better process efficiency, it turns out that the direct initiation 51 into the combustion chamber 2 allows a higher maximum performance. Accordingly, the balance of the two paths 40 respectively 52 and 51 can be set according to these criteria.

Ein weiterer Unterschied zum Prozess gemäss 3 besteht darin, dass die Verdampferstufe 28 in Kombination mit der nachfolgenden Überhitzerstufe 29 in dieser Prozessführung nun zudem dazu verwendet wird, einen zusätzlichen Dampfpfad 53 zu eröffnen, welcher die Brennkammer 2 mit Dampf zu beaufschlagen erlaubt. Der Dampf kann dabei entweder in die Brennkammer eingebracht werden, oder aber auch stromauf oder stromab der Brennkammer. Diese Zuführung von Dampf 53 zur Brennkammer erlaubt es wiederum den Massenstrom durch die Gasturbine 3 zu erhöhen.Another difference to the process according to 3 is that the evaporator stage 28 in combination with the subsequent superheater stage 29 an additional steam path is now also used in this process control 53 to open up the combustion chamber 2 allowed to apply steam. The steam can either be introduced into the combustion chamber or else upstream or downstream of the combustion chamber. This supply of steam 53 to the combustion chamber in turn allows the mass flow through the gas turbine 3 to increase.

Auch hier ist es möglich, um die Effizienz zusätzlich zu erhöhen, in der Leitung 53 Dampf zu erzeugen, dessen Druck wesentlich oberhalb des Betriebsdrucks der Gasturbine 3 liegt. Entsprechend kann dann in der Leitung 53 eine Gegendruckturbine (topping steam turbine, in 4 nicht dargestellt) eingebaut werden, über welcher der Dampf entspannt und mit welcher ein zusätzlicher Generator angetrieben werden kann. Selbstverständlich kann der in der Leitung 53 respektive im Bereich des Dampferzeugers 27 zur Verfügung gestellte Dampf wenigstens teilweise auch in anderen Prozessen Verwendung finden (so genannte Co-Generation).Here, too, it is possible to increase the efficiency in the line 53 To generate steam, the pressure of which is substantially above the operating pressure of the gas turbine 3 lies. Corresponding can then be on the line 53 a topping steam turbine, in 4 not shown) can be installed, via which the steam is expanded and with which an additional generator can be driven. Of course, that can be on the line 53 respectively in the area of the steam generator 27 The steam made available can also be used, at least in part, in other processes (so-called co-generation).

Wesentlich im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäss 4 ist nun u.a., dass die unterschiedlichen Pfade 48a, 50, 41, 52, 53 zur Brennkammer 2 alle in regelbarer Weise zur Verfügung stehen. Entsprechend ist es möglich, ohne konstruktive Änderungen an den einzelnen Komponenten wie zum Beispiel Abhitzekessel 4, Befeuchtungsturm 46 oder Zwischenkühler 47 (mit anderen Worten es können problemlos Standardkomponenten aus dem Bereich der konventionellen Gasturbinenanlagen verwendet werden), einen halb geschlossenen, emissionsfreien Prozess bei hohem Wirkungsgrad zu fahren. Grundsätzlich werden diese unterschiedlichen Pfade so eingestellt, dass der gewünschte Leistungslevel am Generator 8 erreicht wird, und dass die Temperaturen in der Brennkammer 2, in der Gasturbine 3 sowie im Pfad 39 kritische Werte nicht überschreiten.Essential in connection with the procedure according to 4 is now among other things that the different paths 48a . 50 . 41 . 52 . 53 to the combustion chamber 2 all are available in a controllable manner. Accordingly, it is possible without design changes to the individual components such as waste heat boilers 4 , Humidification tower 46 or intercooler 47 (In other words, standard components from the field of conventional gas turbine systems can be used without any problems) to run a semi-closed, emission-free process with high efficiency. Basically, these different paths are set so that the desired power level on the generator 8th is reached and that the temperatures in the combustion chamber 2 , in the gas turbine 3 as well as in the path 39 do not exceed critical values.

Folgende konkrete Werte können als Beispiel für die Wasser- und Dampfströme, bezogen auf einen konstanten Kompressor-Massenstrom, angegeben werden:
Dampfstrom im Überhitzer 29: 15–25%
Massenstrom (40+5144) im Befeuchter 46: 0–7,5%
Massenstrom 50: 65–85%
Massenstrom 44: 0–25%
Massenstrom 43: 10–15%
The following specific values can be given as an example for the water and steam flows, based on a constant compressor mass flow:
Steam flow in the superheater 29 : 15-25%
Mass flow ( 40 + 51 - 44 ) in the humidifier 46 : 0–7.5%
mass flow 50 : 65-85%
mass flow 44 : 0–25%
mass flow 43 : 10-15%

Dieser Prozess liefertThis process delivers

  • – 5–10% mehr Leistung als ein Prozess nach dem Schema gemäss 2 bei ca. 1% besserem Wirkungsgrad,- 5–10% more power than a process according to the scheme 2 at approx. 1% better efficiency,
  • – 35–70% mehr Leistung als ein Prozess nach dem Schema gemäss 1 bei ca. 2,5–3,5 schlechterem Wirkungsgrad und- 35–70% more performance than a process according to the scheme 1 at approx. 2.5–3.5 lower efficiency and
  • – 20–55% mehr Leistung als ein Prozess nach dem Schema gemäss 3 bei ca. 1,5–2,5% schlechterem Wirkungsgrad.- 20–55% more power than a process according to the scheme 3 at approx. 1.5–2.5% poorer efficiency.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Als Option ist es möglich, den Kühler 47 wegzulassen, und damit die Umlaufgase dem Befeuchtungsturm ungekühlt zuzuführen.Of course, the invention is not limited to the exemplary embodiments described. As an option, it is possible to use the cooler 47 omit, and thus supply the circulating gases to the humidification tower uncooled.

11
Verdichtercompressor
22
Brennkammercombustion chamber
33
Turbineturbine
44
Abhitzekesselwaste heat boiler
55
Kühler, KondensatorCooler, condenser
66
Kompressorcompressor
7a,b7a, b
Kühlercooler
88th
Generatorgenerator
99
LuftzerlegungsanlageAir separation plant
1010
KondensationsdampfturbineCondensing steam turbine
1111
Generatorgenerator
1212
Kühlercooler
2020
Brennstoffzufuhrfuel supply
2121
Sauerstoffzufuhroxygen supply
2222
Wellewave
2323
Leitung zum Abhitzekesselmanagement to the waste heat boiler
2424
SpeisewasserbehälterFeedwater tank
2525
Pumpepump
2626
Economizereconomizer
2727
Dampftrommelsteam drum
2828
VerdampferEvaporator
2929
Überhitzer (Rekuperator)superheater (Recuperator)
3030
Kondensatorcapacitor
3131
Wassererhitzerwater heater
3232
Abführleitung für Kohlendioxiddischarge for carbon dioxide
3333
Abführleitung für Wasserdischarge for water
3434
FrischluftzufuhrFresh air
3535
GegendruckdampfturbineBackpressure steam turbine
3636
Dampfeinspritzung vor Brennkammersteam injection in front of the combustion chamber
3737
Rückführung zum KompressorReturn to compressor
3838
heisse Verbrennungsgasename is combustion gases
3939
entspannte heisse Verbrennungsgaserelaxed hot combustion gases
4040
gesättigter Gasstromsaturated gas flow
4141
Wasserwater
4242
Wärmetauscherheat exchangers
4343
komprimierte Gase (abgeführter Anteil)compressed Gases (discharged Proportion of)
4444
komprimierte Gase (zu befeuchtender Anteil)compressed Gases (portion to be humidified)
4545
Restwasserresidual water
4646
Befeuchtungsturmhumidifying
4747
Zwischenkühlerintercooler
4848
komprimiertes Umlaufgascompressed recycle gas
48a48a
komprimiertes Umlaufgas, indirekter Teilstromcompressed Recycle gas, indirect partial flow
4949
abgezweigter Teilstrom des Umlaufgases für Separationdiverted Partial flow of the recycle gas for separation
5050
direkter Teilstromdirect partial flow
5151
gesättigter Gasstrom ohne Überhitzungsaturated Gas flow without overheating
5252
gesättigter Gasstrom mit Überhitzungsaturated Gas flow with overheating
5353
zusätzlicher Dampfpfad (Einspritzung vor, in oder hinter Brennkammer)additional Steam path (injection before, in or behind the combustion chamber)

Claims (13)

Verfahren zum Betrieb einer Kraftwerksanlage mit einem halb geschlossenen CO2-Prozess, wobei wenigstens ein Kompressor (1) angeordnet ist, von welchem Umlaufgas komprimiert wird, dieses komprimierte Umlaufgas (48) nach Passieren einer Brennkammer (2) einer Gasturbine (3) zugeführt wird, und wobei ein Abhitzekessel (4) angeordnet ist, in welchem die in den entspannten Abgasen (23,39) enthaltene Restwärme hinter der Gasturbine (3) zur Erzeugung von Dampf und/oder heissem Wasser genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil (50) des komprimierten Umlaufgases direkt der Brennkammer (2) zugeführt wird, und ein zweiter Teil (48a) des komprimierten Umlaufgases vor der Einleitung in die Brennkammer (2) in einem Zwischenkühler (47) abgekühlt wird und anschliessend vor Einleitung in die Brennkammer (2) in einem Befeuchtungsturm (46) befeuchtet wird.Method for operating a power plant with a semi-closed CO 2 process, at least one compressor ( 1 ) is arranged, by which recycle gas is compressed, this compressed recycle gas ( 48 ) after passing through a combustion chamber ( 2 ) a gas turbine ( 3 ) is supplied, and wherein a waste heat boiler ( 4 ) is arranged, in which the in the relaxed exhaust gases ( 23 . 39 ) contained residual heat behind the gas turbine ( 3 ) for generating steam and / or hot water is used, characterized in that a first part ( 50 ) of the compressed recycle gas directly to the combustion chamber ( 2 ) is fed, and a second part ( 48a ) of the compressed recycle gas before it is introduced into the combustion chamber ( 2 ) in an intercooler ( 47 ) is cooled and then before being introduced into the combustion chamber ( 2 ) in a humidification tower ( 46 ) is moistened. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (48a) des komprimierten Umlaufgases weniger als 50%, bevorzugt weniger als 40%, und insbesondere bevorzugt im Bereich von 20 bis 30% des gesamten komprimierten Umlaufgases stromab des Kompressors (1) ausmacht.A method according to claim 1, characterized in that the second part ( 48a ) of the compressed recycle gas less than 50%, preferably less than 40%, and particularly preferably in the range from 20 to 30% of the total compressed recycle gas downstream of the compressor ( 1 ) matters. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Zwischenkühler (47) anfallende Abwärme für die Befeuchtung im Befeuchtungsturm (46) verwendet wird, wobei bevorzugt im Zwischenkühler (47) Prozesswasser erwärmt wird, und dieses heisse Prozesswasser im Befeuchtungsturm (46) zur Befeuchtung verwendet wird, wobei dieses Prozesswasser respektive dieser Prozessdampf insbesondere bevorzugt bei Einleitung in den Befeuchtungsturm (46) eine Temperatur von im Bereich von 150 bis 250 Grad Celsius aufweist bei einem Druck, welcher im wesentlichen dem Eintrittsdruck der Gasturbine entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the in the intercooler ( 47 ) waste heat for humidification in the humidification tower ( 46 ) is used, preferably in the intercooler ( 47 ) Process water is heated, and this hot process water in the humidification tower ( 46 ) is used for humidification, this process water or process steam being particularly preferred when it is introduced into the humidification tower ( 46 ) has a temperature in the range of 150 to 250 degrees Celsius at a pressure which essentially corresponds to the inlet pressure of the gas turbine. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozesswasser im Zwischenkühler (47) aus dem Umlaufgas auskondensiertes Wasser (33) und/oder vorgewärmtes Prozesswasser aus einer Luftzerlegungsanlage (9), und/oder vorgewärmtes Prozesswasser aus einer Einheit (6, 7, 42) zur Entfernung von Kohlendioxid (32) und/oder Wasser (33), und/oder vorgewärmtes Prozesswasser, welches wenigstens mittelbar bei einem Kondensator (5) für die Umlaufgase anfällt, und/oder Restwasser (45) aus dem Zwischenkühler (47), verwendet wird.A method according to claim 3, characterized in that as process water in the intercooler ( 47 ) water condensed from the recycle gas ( 33 ) and / or preheated process water from an air separation plant ( 9 ), and / or preheated process water from one unit ( 6 . 7 . 42 ) to remove carbon dioxide ( 32 ) and / or water ( 33 ), and / or preheated process water, which is at least indirectly used in a condenser ( 5 ) for the circulating gases and / or residual water ( 45 ) from the intercooler ( 47 ), is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befeuchtung des Umlaufgases im Befeuchtungsturm (46) Wasser und/oder Dampf verwendet wird, welcher im Abhitzekessel (4) vorgewärmt wurde, wobei diese Vorwärmung in einem Economizer (26) erfolgt, und wobei dieses Wasser respektive dieser Dampf insbesondere bevorzugt bei Einleitung in den Befeuchtungsturm (46) eine Temperatur von im Bereich von 150 bis 250 Grad Celsius aufweist bei einem Druck, welcher im wesentlichen dem Eintrittsdruck der Gasturbine entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for humidifying the circulating gas in the humidification tower ( 46 ) Water and / or steam is used, which is in the waste heat boiler ( 4 ) was preheated, this preheating in an economizer ( 26 ), and this water or steam is particularly preferred when it is introduced into the humidification tower ( 46 ) has a temperature in the range of 150 to 250 degrees Celsius at a pressure which essentially corresponds to the inlet pressure of the gas turbine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich im Abhitzekessel (4) Dampf erzeugt wird, welcher über einen Dampfpfad (53) vor, hinter der oder in die Brennkammer (2) eingebracht wird, wobei bevorzugt dieser Dampf im Abhitzekessel (4) stufenweise zunächst in einem Economizer (26), dann in einem Verdampfer (28) unter Zuhilfenahme einer Dampftrommel (27) und dann in einem Überhitzer (29) erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition in the waste heat boiler ( 4 ) Steam is generated, which via a steam path ( 53 ) in front of, behind or into the combustion chamber ( 2 ) is introduced, preferably this steam in the waste heat boiler ( 4 ) gradually in an economizer ( 26 ), then in an evaporator ( 28 ) with the help of a steam drum ( 27 ) and then in a superheater ( 29 ) is produced. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfstrom (53) weniger als 20 Massen% resp. 30 Vol% der gesamten komprimierten, der Brennkammer (2) zugeführten Gasströme (5053) ausmacht.A method according to claim 6, characterized in that the steam flow ( 53 ) less than 20 mass% resp. 30 vol% of the total compressed, the combustion chamber ( 2 ) supplied gas flows ( 50 - 53 ) matters. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen ausschliesslich aus dem Umlaufgas auskondensiertes Wasser (33) für die Befeuchtung im Befeuchtungsturm (46) respektive für die Dampfeinspritzung (53) in die Brennkammer (2) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that essentially exclusively water condensed out of the circulating gas ( 33 ) for humidification in the humidification tower ( 46 ) respectively for steam injection ( 53 ) into the combustion chamber ( 2 ) is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das befeuchtete Umlaufgas (40) stromab des Befeuchtungsturms (46) im Abhitzekessel (4), bevorzugt in einer Überhitzerstufe (29) vor Einleitung in die Brennkammer (2) weiter erhitzt wird, wobei das Umlaufgas nach der Überhitzung insbesondere bevorzugt eine Temperatur von im Bereich von 500 bis 650 Grad Celsius aufweist bei einem Druck, welcher im wesentlichen dem Eintrittsdruck der Gasturbine entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the humidified circulating gas ( 40 ) downstream of the humidification tower ( 46 ) in the waste heat boiler ( 4 ), preferably in a superheater stage ( 29 ) before introduction into the combustion chamber ( 2 ) is further heated, the circulating gas after the overheating particularly preferably has a temperature in the range from 500 to 650 degrees Celsius at a pressure which essentially corresponds to the inlet pressure of the gas turbine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Zwischenkühlers (47) und vor dem Befeuchtungsturm (46) ein Teilstrom (43) der komprimierten Umlaufgase abgezweigt und einer Einheit (6, 7, 42) zugeführt wird, in welcher Einheit Kohlendioxid (32) und/oder Wasser (33) aus dem Umlaufgas entfernt werden, wobei bevorzugt dieser Teilstrom (43) weniger als 20 Massen%, insbesondere bevorzugt weniger als 15 Massen% des gesamten Umlaufstroms ausmacht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the intercooler ( 47 ) and in front of the humidification tower ( 46 ) a partial flow ( 43 ) of the compressed recycle gases and one unit ( 6 . 7 . 42 ) is supplied in which unit carbon dioxide ( 32 ) and / or water ( 33 ) are removed from the recycle gas, this partial stream ( 43 ) makes up less than 20% by mass, particularly preferably less than 15% by mass, of the total circulating stream. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduktion der Kompressionsarbeit ausserdem das Umlaufgas in einem Intercooler oder durch Wassereinspritzung abgekühlt wird, wobei insbesondere bevorzugt bei Verwendung eines Intercoolers die dabei anfallende Abwärme wenigstens mittelbar zur Befeuchtung im Befeuchtungsturm (46) eingesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in order to reduce the compression work, the circulating gas is also cooled in an intercooler or by water injection, the waste heat generated in this case being particularly preferably at least indirectly used for humidification in the humidification tower (using an intercooler) 46 ) is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Brennkammer (2) verwendete Sauerstoff (21) in einer separaten Luftzerlegungsanlage (9) bereitgestellt wird, wobei es sich bei der Luftzerlegungsanlage (9) um eine kryogene, eine absorptive oder eine Membranbasierte Luftzerlegungsanlage (9) handeln kann, oder dass der in der Brennkammer (2) verwendete Sauerstoff (21) in einem integrierten Membranmodul zur Verfügung gestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the in the combustion chamber ( 2 ) used oxygen ( 21 ) in a separate air separation plant ( 9 ) is provided, which is the air separation plant ( 9 ) a cryogenic, an absorptive or a membrane ran based air separation plant ( 9 ) can act, or that in the combustion chamber ( 2 ) used oxygen ( 21 ) is made available in an integrated membrane module. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung einen halb geschlossenen CO2-Prozess umfasst, wobei wenigstens ein Kompressor (1) angeordnet ist, von welchem Umlaufgas komprimiert wird, dieses komprimierte Umlaufgas (48) nach Passieren einer Brennkammer (2) einer Gasturbine (3) zugeführt wird, und wobei ein Abhitzekessel (4) angeordnet ist, in welchem die in den entspannten Abgasen (23, 39) enthaltene Restwärme hinter der Gasturbine (3) zur Erzeugung von Dampf und/oder heissem Wasser genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel angeordnet sind, über welche ein erster Teil (50) des komprimierten Umlaufgases direkt der Brennkammer (2) zugeführt werden, und dass ein Zwischenkühler (47) angeordnet ist, in welchem ein zweiter Teil (48a) des komprimierten Umlaufgases vor der Einleitung in die Brennkammer (2) abgekühlt wird und ausserdem ein Befeuchtungsturm (46) angeordnet ist, in welchem das abgekühlte komprimierte Umlaufgas (44) vor Einleitung in die Brennkammer (2) befeuchtet wird.Device for carrying out a method according to one of the preceding claims, wherein the device comprises a semi-closed CO 2 process, at least one compressor ( 1 ) is arranged, by which recycle gas is compressed, this compressed recycle gas ( 48 ) after passing through a combustion chamber ( 2 ) a gas turbine ( 3 ) is supplied, and wherein a waste heat boiler ( 4 ) is arranged, in which the in the relaxed exhaust gases ( 23 . 39 ) contained residual heat behind the gas turbine ( 3 ) is used to generate steam and / or hot water, characterized in that means are arranged via which a first part ( 50 ) of the compressed recycle gas directly to the combustion chamber ( 2 ) and that an intercooler ( 47 ) is arranged, in which a second part ( 48a ) of the compressed recycle gas before it is introduced into the combustion chamber ( 2 ) is cooled and also a humidification tower ( 46 ) is arranged in which the cooled compressed recycle gas ( 44 ) before introduction into the combustion chamber ( 2 ) is moistened.
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