[发明专利]具有二氧化碳分离的燃气涡轮动力装置的运行

说明书

技术领域

本发明涉及用于在从排气分离二氧化碳的情况下运行燃气涡轮动力装置的方法。

背景技术

已知二氧化碳排放作为温室气体相当大地造成全球变暖。为了减少燃气涡轮动力装置的二氧化碳排放，从而为了阻止全球变暖，已经提出了各种布置和方法。技术最先进的方法看来是通过吸收或吸附从动力装置的排气流分离二氧化碳的那些。典型地，进一步以有益的方式使用来自燃气涡轮的有用的废热来回收HRSG中的能量。排气因此冷却，但通常仍不达到对于吸收或吸附所必要的温度水平，并且因此在它们引入到二氧化碳分离装置中之前，典型地在再冷却器中进一步冷却它们。在该二氧化碳分离装置中，二氧化碳从排气分离，并且排出用于进一步使用。二氧化碳稀薄的排气经由烟囱排出到环境中。例如从WO 2011/039072已知该类型的装置。

另外，从EP 2067941已知使用送风机来克服二氧化碳分离装置的压力损失。

但是，使用送风机来克服二氧化碳分离装置的压力损失不是不具有其问题。该类型的送风机必须传送较大的体积流，并且具有对应较大尺寸和较高惯量。

发明内容

在燃气涡轮的运行状况快速改变(这导致排气体积流在短时间内的较大变化)的情况下，送风机不可在没有额外的措施的情况下遵循快速的瞬时现象。特别是在燃气涡轮的紧急停机(跳脱)的情况下，排气体积流在几秒钟之内显著地下降，这是因为压缩机入口导叶的快速闭合以及排气温度的降低。在紧急停机期间，排气体积流可在5至10秒之内降低到全负载排气流的50%或更少。常规地，压缩机入口导叶紧接在已经接收到跳脱信号之后闭合，以在燃气涡轮的停止期间避免压缩机不稳定性，特别是压缩机失速。

典型的排气送风机不具有可调节的导叶，并且由于其较高惯量，故即使在其驱动被立刻切断时，其也缓慢地停止，并且仍然传送体积流，该体积流明显多于燃气涡轮的减少的排气流。由于该差异是体积流，故可在HRSG和排气管线中产生相对于周围环境空气(负的计示压力)的危险的真空或负压，并且在最坏的情形下，可导致HRSG和排气管线的内爆。

本公开的一个目标是详述一种用于在从排气分离二氧化碳的情况下运行燃气涡轮动力装置的方法，其中，即使在跳脱的情况下，危害压差在HRSG的排气侧或排气管和环境之间也不固有地出现。除了该方法，本公开的主题是一种构造用于根据此类方法运行的燃气涡轮动力装置。

具有二氧化碳分离的燃气涡轮动力装置包括燃气涡轮、在燃气涡轮后面的HRSG(热回收蒸汽发生器或锅炉)、排气送风机、二氧化碳分离装置，该二氧化碳分离装置从排气分离包含在排气中的二氧化碳，并且将二氧化碳排出至二氧化碳出口。典型地，其还包括烟囱。

另外，排气再冷却器可布置在HRSG和排气送风机之间。燃气涡轮、HRSG、排气再冷却器、排气送风机、二氧化碳分离装置以及烟囱借助于排气管线或排气管连接。排气送风机典型地布置在排气再冷却器下游，这是因为送风机接着必须传送较小的体积流，并且还暴露于较低的温度。

用于运行具有二氧化碳分离装置的燃气涡轮动力装置的公开的方法在装置的跳脱期间包括以下步骤：停止至燃气涡轮的燃料供应，切断排气送风机，以及将VIGV的开度角控制在大于或等于使HRSG和排气送风机之间的排气管线中的压力保持高于最小所需压力所需的位置的位置处。提出的运行构思是可行的，这是因为已经发现，压缩机失速不发生，直到涡轮速度降低到低于燃气涡轮的设计运行速度的70%或者甚至低于50%。

最小所需压力是确保HRSG和排气管不由于周围空气的周围压力而内爆、塌陷或破裂所需的压力。典型地，针对排气管和HRSG内部的相对于周围环境的微小过压来设计HRSG和排气管，以允许排气流穿过HRSG，以及经由烟囱释放至环境。未针对该压差的反转来设计HRSG和排气管的较大表面积。容许的最小所需压力可为周围压力，或者例如可比周围压力低大约10至50毫巴。因为HRSG和排气管的较大表面积上的负载取决于关于周围环境的压差，所以最小压力限定为计示压力(或从排气侧至周围环境的压差)。

根据用于运行燃气涡轮动力装置的方法的一个实施例，根据HRSG和排气送风机之间的排气管线中的压力(优选计示压力，相应地周围的环境空气的压力的压差)控制VIGV的开度角。