(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (51) Int Cl. F01K 23/10 ( ) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato (30) Prioritet , EP, (84) Utpekte stater AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR (73) Innehaver ALSTOM Technology Ltd, Brown Boveri Strasse 7, 5400 Baden, CH-Sveits (72) Oppfinner Hoffmann, Jürgen, Huebacherstrasse 17, 5417 Untersiggenthal, CH-Sveits Nagel, Holger, Hoescheleweg 35, Stuttgart, DE-Tyskland Li, Hongtao, Gönhardstrasse 82, 5000 Aarau, CH-Sveits (74) Fullmektig Tandbergs Patentkontor AS, Postboks 1570 Vika, 0118 OSLO, Norge (54) Benevnelse Kraftverk med CO2-fangst og kompresjon (56) Anførte publikasjoner US-A US-A

2 1 Beskrivelse OPPFINNELSENS FAGFELT [0001] Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for drift av et kraftverk med CO2-fangst og kompresjon samt et kraftverk for å utføre en slik fremgangsmåte. BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN [0002] CO2 (karbondioksid) har blitt identifisert som en viktig drivhusgass, CCS («Carbon Capture and Storage» - karbonfangst og lagring) er regnet som en av de potensielt viktige metoder for å redusere utslipp av klimagasser i atmosfæren og for å kontrollere den globale oppvarmingen. I denne sammenheng er CCS definert som prosessen med CO2-fangst, kompresjon, transport og lagring. Fangst er definert som en prosess hvor CO2 fjernes enten fra avgassene etter forbrenning av et karbonbasert brennstoff eller fjerning av og behandling av karbon før forbrenning. Regenerering av eventuelle absorbenter, adsorpsjonsmidler eller andre midler for å fjerne CO2 fra en avgass- eller brenselgass-strøm anses å være en del av fangstprosessen. [0003] CO2-fangst etter forbrenning er en kommersielt lovende teknologi for fossile kraftverk inkludert CCPP («combined cycle power plants»)). Ved fangst etter forbrenning fjernes CO2 fra en avgass. Den resterende avgass slippes ut til atmosfæren og CO2 komprimeres for transport, og lagring. Det finnes flere kjente teknologier for å fjerne CO2 fra en avgass som absorpsjon, adsorpsjon, membranseparasjon, og kryogenseparasjon. [0004] I tillegg til den energi som er nødvendig for å fjerne CO2 fra avgasser, er den energien som kreves for CO2-komprimering betydelig. For å minimere ytelsesreduksjon på grunn av CO2-kompresjon har bruk av dampturbiner for å drive CO2-kompressorer blitt foreslått. De er imidlertid avhengige av tilgjengeligheten av tilstrekkelige mengder levende damp. Denne dampen er ikke tilgjengelig under oppstart og/eller drift ved delvis belastning av kraftverket. Avhengig av den type kraftverk, tar det lang tid før damp er tilgjengelig. For en mer fleksibel CO2 kompresjonsoperasjon er CO2-kompressorer derfor vanligvis drevet av elektriske motorer. Disse øker den operasjonelle fleksibilitet, men fører til ekstra utgifter, tap av kraft og effektivitet for generatorer og motorer. [0005] Begge disse utførelsesformer er beskrevet i US A. OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN [0006] Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en

3 2 fremgangsmåte for optimal drift av et kraftverk omfattende en strømgeneratorenhet med et karbondioksid (CO2) fangst system, og en CO2-kompressor med minimum tap i normal drift ved designpunktet, og som tillater fleksibel drift med delvis belastning av CO2-fangstsystem og kompressor. Ved å oppnå dette formålet kan virkningen av CO2 kompresjon på COE («Cost Of Energy» - prisen på elektrisitet) reduseres, noe som vil være gunstig for tidlig innføring av CCS i kommersielle kraftverk. [0007] I denne sammenheng omfatter en strømgeneratorenhet eller strømenheten et fossilt kraftverk som f.eks. en gassturbin, en kombinert syklus eller kullfyrte kjeler med en vanndamp operasjonssyklus, og CO2-fangstutstyr. [0008] Det vesentlige ved oppfinnelsen er en fleksibel betjenings fremgangsmåte, som tillater bruk av damp fra strømenheten for å drive en dampturbin, som driver en CO2 kompressor via en engasjert friløpskoblingen hvis en tilstrekkelig mengde av damp er tilgjengelig fra strømenheten, og for å drifte CO2-kompressoren til generatoren, som brukes som motor når tilstrekkelig damp er tilgjengelig fra aggregatet. Til tider, når ingen eller utilstrekkelig damp er tilgjengelig, løsnes frihjulskoplingen og dampturbinen kan stå stille eller gå på tomgang. [0009] For å kunne realisere en slik fleksibel operasjon av CO2-kompressorer og samtidig unngå kraft- og effektivitetstap på grunn av strømgenerering for drift av en motor, og for å unngå motortap, et arrangement av CO2-kompressoren med en generator og en dampturbin på én aksel er foreslått. [0010] I dette arrangement kan dampturbinen bli koblet fra generatoren ved hjelp av en frihjulsclutch (også kjent som en SSS clutch) når damp ikke er tilgjengelig. CO2- kompressoren er da drevet av generatoren, som kan drives som en motor for eksempel ved bruk av en SFC (statisk frekvens konverter). [0011] Med en SFC eller andre frekvensomformere kan generatorene drives med variabel hastighet for å forbedre drift av CO2-kompressoren ved delvis lasteffekt. Variabel hastighet er mulig hvis CO2-kompressoren er drevet med lav hastighet med generatoren alene og ved høyere hastighet hvis den er drevet av dampturbinen eller både dampturbin og generator i kombinasjon. [0012] Typisk i en normal stabil tilstand med høy delvis last og/eller drift med basislast av anlegget, aktiveres dampturbinen via frihjulskoblingen og CO2- kompressoren drives kun av dampturbinen. [0013] Dampturbinen er for eksempel dimensjonert for å kjøre generatoren og CO2- kompressoren. Følgelig, opereres kraftverk vanligvis slik at overskuddskraft fra dampturbinen, som overstiger den kraft som kreves for å drive kompressoren CO2, blir omdannet til elektrisk kraft av generatoren og mates inn i strømnettet. I en utførelsesform er dampturbinen dimensjonert slikt at ved de designede forhold er

4 3 kraften i dampturbinen lik generatorens kapasitet pluss kraftbehov for CO2. [0014] I en ytterligere utførelsesform drives kraftverket slik at ved drift med lav delvis last og/eller en last der dampturbinen ikke griper inn via frihjulsclutchen, og ved at CO2-kompressoren drives av generatoren, som drives som motor i denne driftsmodus. Lav delvis last er typisk en last på mindre enn 30 % av kraftverkets grunnlast men avhengig utformingen kan drift av kraftverket med lav delvis last, gå opp til 50 % av kraftverkets grunnlast. Bruken av generatoren som en motor for å drive CO2-kompressoren er også fordelaktig hvis damp ikke er tilgjengelig på grunn av en faset konstruksjon av et kombinert sykluskraftverk eller på grunn av en driftsstans i dampdelen til et kombinert syklus-kraftverk, der gassturbinen drives i én syklus. [0015] Videre, er det forutsett en operasjon av kraftverket, der dampturbinen griper inn med generatoren og CO2-kompressoren via frihjulskoplingen og både dampturbinen og generatoren driver CO2-kompressoren. Denne driftsmetoden er egnet for belastningsforhold, hvor damp er tilgjengelig for å drive dampturbinen, men utgangseffekten av dampturbin er mindre enn den kraft som kreves for å drive kompressoren CO2. [0016] I enda en annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter kraftverket en flerhet av kraftgenereringsenheter hvorfra det innfangede CO2 blir samlet inn ved hjelp av minst én CO2-manifold. CO2 innsamlet av denne manifold er komprimert av en flerhet av CO2-kompressorer. Innsamling av CO2 i en manifold og kompresjon i en flerhet av CO2-kompressorer forbedrer fleksibiliteten til CO2 kompresjonen og kan forbedre effektiviteten av CO2-kompresjon under en delvis last. Mengden av fanget CO2 fra én kraftenhet er proporsjonal med strømuttaket. Hvis én CO2 kompressor brukes til å komprimere CO2 fra en kraftenhet må kompressoren avlastes proporsjonalt med reduksjon i CO2-strømmen. Imidlertid er effektiviteten av en CO2-kompressor avtagende med redusert strømningshastighet og forverres ved strømningshastigheter under omtrent 70 % av designet strømningshastighet og går ned dramatisk for strømningshastigheter under ca. 50 % designet strømningshastighet. Fangst av CO2 i en manifold og komprimering av en flerhet av CO2-kompressorer tillater drift av CO2-kompressorer nærmere utforming punktet. [0017] For eksempel frembringer et kraftverk med fire aggregater og fire CO2- kompressorer som opererer på 70 %, mellom 70 % og 75 % av basislast CO2. Drift av CO2-kompressorer på ca. 70 % ville føre til en betydelig effektiviseringsreduksjon. Den foreslåtte manifold og driftskonsept gjør det mulig å stenge én CO2- kompressor og komprimere den totale CO2-strømning med de resterende tre operative CO2-kompressorer, som i dette tilfelle opererer nærmere sitt designpunkt som korresponderer med høy effektivitet.

5 4 [0018] Videre, hvis for eksempel operatøren bestemmer, for ytelses- eller levetidsgrunner til å kjøre en kraftenhet på et annet lastnivå, vil CO2-kompressorer dedikert til enheten, som er i drift på det laveste lastnivå, operere med den laveste CO2- massestrøm og tilsvarende lav effektivitet. Den totale effektiviteten for CO2- kompresjon kan økes ved å fordele CO2 massestrømmen likt til alle aktive CO2- kompressorer. [0019] For ytterligere å øke fleksibiliteten til CO2-kompresjonen og for å forbedre effektiviteten ved delvis last, foreslås drift av minst én CO2-kompressor med variabel hastighet. For å betjene den minst ene CO2-kompressor med variabel hastighet er det drevet enten av generatoren eller dampturbinen eller begge med en hastighetsregulator. For å tillate drift med variabel hastighet av generatoren, kan generatoren for eksempel konfigureres som en generator med matrisekonverter eller en annen type frekvenskonverter for å tillate nettilknytning uavhengig av driftshastigheten. En egnet kombinasjon av generatoren med matriseomformer, også kalt "elektrisk maskin med en matrisekonverter" er for eksempel kjent fra EP , som inkorporeres ved referanse. [0020] En utførelsesform av oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å starte opp og å drifte med delvis last, samt stenge ned et kraftverk med CO2-kompresjon. Når CO2 tas vekk fra en kraftenhet, kan CO2- kompressoren settes i gang og drives ved hjelp av generatoren så lenge ingen eller utilstrekkelig damp er tilgjengelig for å drive dampturbinen. Dampturbinen er koplet fra generatoren ved hjelp av frihjulskoblingen. Dampturbinen startes når en tilstrekkelig mengde damp er tilgjengelig under last. Når dampturbin når driftshastighet, griper clutchen inn. Med økende effekt fra dampturbinen, reduseres effekten i den SFC-styrte generatoren. Når dampturbinens effekt er tilstrekkelig til å drive kompressoren, slås SFC av og generatoren kan synkroniseres til strømnettet. Deretter blir effekten i dampturbin økt ytterligere, generatoren synkroniseres til nettet og elektrisk kraft kan mates inn nettet. Avlasting og stopp gjøres i motsatt rekkefølge. Når dampturbinens effekt blir for liten for å drive CO2-kompressoren, er en direkte nedstengning av CO2- kompressoren også tenkelig. [0021] I tillegg til fremgangsmåten, er et kraftverk omfattende en kraftenhet, CO2- fangst system og et CO2-kompressor utformet for å utføre fremgangsmåten gjenstand for oppfinnelsen. For å aktivere den beskrevne fremgangsmåte er CO2- kompressoren anbrakt på en aksel med en generator og dampturbin, som er inngripbart koblet til en generator via en frihjulskoblingen. Generatoren i seg selv er koplet til CO2 kompressoren. Generatoren kan kobles til et strømnett for å levere strøm til nettet, når den driftes som en generator, og kan drives som en motor. For ytterligere å øke fleksibiliteten i kraftverket på generatorer kan konfigureres som en generator

6 5 med matrisen omformer for å tillate nettilknytning av generatoren og variabel driftshastighet av CO2-kompressoren. [0022] I en annen utførelsesform, er en mekanisk utveksling anbrakt mellom generatoren og generatoren for å drifte en CO2-kompressor, som drives med en høy hastighet. Således, selv med generatoren og/eller dampturbinen som kjører på en nettfrekvens, f.eks. 50Hz eller 60Hz, kan CO2-kompressoren kjøre på en høyere hastighet. Typisk vil et tannhjul ha et utvekslingsforhold på mer enn 1,5. For eksempel kan en CO2-kompressor med en hastighet på 100 Hz være drevet av en generator eller dampturbin, som opererer på 50 Hz, via et gir. [0023] I en alternativ utførelsesform CO2-kompressor, opererer generatoren og dampturbinen med en hastighet som er forskjellig fra nettfrekvensen. Avhengig av størrelsen og utformingen av CO2-kompressoren vil hastigheten eller frekvensen typisk være høyere enn nettfrekvensen. For å tillate drift ved høyere hastighet, er generatoren, som driver kompressoren CO2, en generator med matrisekonverter eller en kombinasjon av generatoren og en frekvenskonverter. Videre er dampturbinen utformet for å arbeide med forhøyet hastighet av CO2-kompressoren. [0024] I en utførelse er kraftenheten er en CC («Combined Cycle power plant» - kombinert kraftverk) som omfatter en gassturbin, en HRSG (varmegjenvinningsdampgenerator) og en dampturbin. HRSG og CC dampturbin er vanligvis fler-trykk systemer. For eksempel leverer en trippel-trykk HRSG damp til en høytrykksturbin, en middels trykkturbin og en lavtrykksturbin som er egnet for denne anvendelsen. [0025] For optimalisering av et CC kraftverk, forbindes SFC, som kan tilkobles gassturbingeneratoren for oppstart av gassturbinen, også med generatoren, som er anbrakt på akselen til CO2-kompressoren og er dimensjonert og utformet for kontinuerlig å drifte CO2-kompressoren. [0026] I en ytterligere utførelsesform av et kraftverk omfattende en CC, blir en del av avgassene fra CC gassturbinen resirkulert inn i innløpsluften til gassturbinen for å øke CO2-konsentrasjonen i avgassene, og dermed tilrettelegge for en effektiv fjerning av CO2. [0027] I en utførelsesform omfatter kraftverket en flerhet av kraftenheter, og en flerhet av CO2-kompressorer. CO2 fanget fra eksosen fra Kraftenhetene oppsamles i minst én CO2 manifold inkludert rør og transporteres og tilføres deretter til CO2- kompressorer. [0028] I én utførelsesform er i det minste én generator ut av en flerhet generatorer konfigurert som en generator med en matrisekonverter og minst én generator er direkte koblet til nettet, og driftes ved nettfrekvens. Generatoren med matrisekonverteren tillater effektiv drift ved delvis last av CO2-kompressoren, som er koblet til denne generatoren med variabel hastighet. CO2-massestrømnings-

7 6 variasjoner håndteres i hovedsak av minst én generator, som drives med variabel hastighet. Store endringer i CO2 massestrøm håndteres ved å bytte på eller av CO2- kompressorer. KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE [0029] Oppfinnelsen, dens natur så vel som dens fordeler, skal beskrives i mer detalj nedenfor med hjelp av de vedlagte tegninger. Med henvisning til tegningene. Fig. 1 viser skjematisk et kraftverk med et CO2 fangstsystem, en CO2- kompressor, en generator og en dampturbin for å drifte CO2-kompressoren, Fig. 2 viser skjematisk en kombinert syklus kraftverk med et CO2- fangstsystem, en CO2-kompressor, en generator og en dampturbin for å drive CO2-kompressoren, Fig. 3 viser skjematisk en kombinert syklus kraftverk med et CO2- fangstsystem, en CO2-kompressor, en generator og en mottrykkdampturbin for å drive en CO2 kompressor, Fig. 4 viser skjematisk et kraftverk med en flerhet av kraftenheter inkludert CO2-fangstsystemer, en flerhet av CO2-kompressorer, der hver anbrakt på én aksel med en generator og en dampturbin for å drive en CO2-kompressor, Fig. 5 viser skjematisk et kombinert syklus kraftverk med et CO2- fangstsystem, og en CO2-kompressor, der CO2-kompressoren drives av en dampturbin, og/eller generatoren til den kombinerte syklus. DETALJERT BESKRIVELSE AV TEGNINGER OG OPPFINNELSEN [0030] Et kraftverk for utføring av den foreslåtte fremgangsmåten omfatter en kraftenhet 1, som omfatter et CO2- fangstsystem, en CO2-kompressor 7, en generator 8, en frihjulskobling 9 og en dampturbin 10. [0031] Et typisk arrangement er vist på fig. 1. Kraftenheten forsynes med drivstoff 2 og omgivelsesluft 3. Kraftenheten 1 omfatter et konvensjonelt kraftverk for fossilt brensel med minst en vann-dampsyklus. Det kan for eksempel være et kombinert sykluskraftverk, et konvensjonelt kullfyrt dampkraftverk eller en IGCC. Kraftenheten omfatter et CO2-fangstsystem, som fjerner CO2 som utvikles under kraftgenereringsprosessen. Typisk fjernes CO2 fra avgassene i en renseprosess etter forbrenning, men det kan også bli fjernet i løpet av den kraftgenererende prosess, slik tilfellet er i en IGCC. [0032] I tillegg til strøm, som leveres inn til nettet via en hoved-nettilkopling 36, produserer kraftenheten CO2 utarmet avgass 5, som frigjøres til atmosfæren via en pipe, og en strøm av konsentrert CO2 6. Videre, er levende damp 15 forgrenet av

8 7 fra kraftenhetens 1 vanndampsyklus. [0033] Kraftverket 20 omfatter videre en CO2-kompressor 7, en generator 8 og en dampturbin 10, som er anbrakt langs en aksel 35. Dampturbinen 10 kan bringes i inngrep koblet til generatoren 8 via en frihjulsclutch 9. [0034] En dampturbinregulator 17 kontrollerer strømning av levende damp 15, som driver dampturbinen 10. Hvis tilstrekkelig damp er tilgjengelig kan dampturbinen 10 virke for å drive generatoren 8 og CO2-kompressoren 7 via frihjulskoplingen 9, som automatisk kobles til, og akselen 35. Dampturbinen 10 kan opereres for å drive CO2-kompressoren 7 alene, i kombinasjon med generatoren 8 eller for å drive CO2- kompressoren og generatoren 8. [0035] Hvis dampturbinen 10 kun driver CO2-kompressoren, roterer generatoren 8 på tomgang, helst uten eksitasjon. [0036] Hvis dampturbinen 10 driver CO2-kompressoren i kombinasjon med generatoren 8, drives generatoren som en motor ved hjelp av en SFC 11. I det viste eksempel er generatoren 8 forbundet med en SFC 11 via en elektrisk SFC forbindelse 12. SFC 11 selv er koblet til strømnettet ved en SFC nettilkopling 13. [0037] Hvis dampturbinen 10 driver CO2-kompressoren og generatoren 8, leverer generatoren 8 strøm til nettet via nettilknytningen 14. [0038] Hvis ingen eller lite damp er tilgjengelig for å drive dampturbinen 10 er frihjulskoblingen ikke i inngrep og dampturbinen står stille eller går på tomgang på redusert hastighet. I dette tilfelle driver generatoren 8 CO2-kompressoren. Generatoren 8 er igjen drevet som en motor ved hjelp av en SFC 11. I eksempelet som er vist er generatoren 8 forbundet med en SFC 11 via en elektrisk SFC forbindelse 12. SFC 11 i seg selv er forbundet med strømnettet med en SFC nettilkopling 13. [0039] De elektriske tilkoblinger er vist skjematisk uten elektriske brytere, kontrollledninger osv. Siden disse ikke er gjenstand for oppfinnelsen. Av samme grunn blir kontrollere og målesensorer ikke vist. [0040] Fig. 2 viser skjematisk et eksempel med et kombinert kraftverk som kraftenhet 1. CC omfatter en gassturbin, en HRSG 24, og et CO2-fangstsystem 25. [0041] Gassturbinen omfatter minst én kompressor 21, i det minste ett forbrenningskammer 22 og minst én turbin 23. Typisk vil en generator være tilkoplet gassturbinen i den kalde enden, f.eks. kompressorenden av gassturbinen. [0042] Under normal drift komprimeres innløpsgassen i en kompressor 21. Den komprimerte gassen blir brukt for forbrenning av brennstoffet 2 i et brennkammer 22, og de trykksatte varme gassene ekspandere i en turbin 23. Hovedproduktene er elektrisk strøm til nettet, og varme avgasser 34. [0043] Dampsyklusen er forenklet og vist skjematisk uten ulike damptrykknivåer,

9 8 matingsvannpumper, etc., siden disse ikke er gjenstand for oppfinnelsen. [0044] Gassturbinens varme avgasser 34 passerer gjennom en HRSG 24, som genererer levende damp 15 for en dampturbin 30. Dampturbinen 30 er enten anbrakt i en enkelt akselkonfigurasjon med gassturbinen og en GT-generator 28, eller som vist i fig. 2 er anbrakt i et fler-akslet konfigurasjon for å drive en ST-generator 32. Videre tas dampen ut og matet via et damprør 26 til CO2 fangstsystem 25. Dampen føres tilbake til dampsyklusen ved redusert trykk og temperatur eller som et kondensat via returledningen 19, og gjeninnføres i dampsyklusen. Dampsyklusen er forenklet og vist skjematisk uten forskjellige damptrykknivå, matevannpumper, osv., da disse ikke er en del av oppfinnelsen. Typisk anvendes lavere grad damp for CO2-fangstsystemet 25. Denne dampen er for eksempel hentet fra en dampturbin 30. [0045] For å forbedre effektiviteten av CO2-fangstsystemet 25 er en delstrøm av avgassene fra HRSG 24 forgrenet av for avgassresirkulering. Denne avgassresirkulasjonsstrømmen 4 resirkuleres til innløpet av kompressoren 21 til gassturbinen, hvor den blandes med omgivelsenes luft 3. Avgassresirkulasjonsstrømmen 4 er typisk avkjølt i en avgassresirkulasjonskjøler (ikke vist) før blanding med den omgivende luft 3. [0046] Den resterende eksosen fra avgassene fra HRSG 24 er rettet mot CO2- fangstsystemet 25. Vanligvis kan delingen av strømningen kontrolleres av avgassene av en demper. For å forbedre avgasstrømmen og kontrollere resirkuleringsraten kan en avgassblåser eller en avgassblåser med variabel fart til CO2- fangstsystemet installeres. Videre, kan en avgassblåsere eller en avgassblåser med variabel hastighet for resirkulasjon installeres. Denne blåseren blir vanligvis installert nedstrøms for resirkulasjon avgasskjøleren før blanding resirkuleringsstrømmen 4 av avgassene med romluften tre. [0047] CO2 utarmet avgass 5 frigjøres fra CO2-fangstanlegget 25 til omgivelsene via en stabel. Typisk vil en avgass bypass (ikke vist) som er forutsett å bypass CO2- fangst system 25 hvis det ikke er i drift. konsentrert CO2 6 er rettet mot CO2 kompressoren 7. [0048] Under normal drift fanget CO2 6 vil bli komprimert av CO2 kompressoren 7, og komprimert CO2 vil bli videresendt til lagring eller videre behandling. [0049] Fig. 3 viser skjematisk en modifikasjon av Anlegget vist på fig. 2. I dette eksempel er dampturbinen 10 er utformet som et mottrykk dampturbin. den lavtrykksdamp 31 forlater dampturbinen 10 er tilføres til CO2-fangstanlegget 25. Avhengig størrelse, driftsforhold og CO2-fangst system 25; lav-trykksdamp 31.5 være tilstrekkelig for CO2 fangst system. I eksempelet på fig. 3 et ekstra damptilførselsrør fra HRSG til CO2 Systemet 26 er vist å øke opera fleksibilitet.

10 9 [0050] Vanligvis omfatter store kraftverk ikke bare en kraftenhet, men en flerhet av kraftenheter. Spesielt kombinert syklus kraftverk omfatter ofte en flerhet av gassturbiner, som er anbrakt enten som en kraftrekke på en enkelt aksel med én gassturbin og dampturbin på én aksel, og en HRSG utpekt for hver gassturbin eller arrangert som såkalte multi-aksel ordninger med damp og gassturbiner på separate aksler. for arrangement med flere aksler blir damp generert fra flere gassturbiners HRSG ofte brukt til å drive én dampturbin. [0051] Fig. 4 viser skjematisk et kraftverk med tre kraftenheter 1, som i dette eksempelet alle inkluderer et designert CO2-fangstsystem, to CO2-kompressorer 7, som hver er arrangert på en aksel med en generator 8 og en dampturbin 10 for å drive CO2-kompressoren 7. Konsentrert CO2 6 er hentet fra tre kraftenheter 1 til en CO2-manifold 16, og strømmer gjennom denne manifold og rør til de to CO2- kompressorer 7. Avhengig av massestrømmen av konsentrert CO2 6 som er fanget av CO2-fangstsystemet er kun én eller begge CO2 kompressorer 7 i drift. Avhengig av tilgjengeligheten på levende damp 15, som er levert fra de tre kraftenhetene 1 via en dampmanifold til to dampturbiner 10, drives én eller begge dampturbiner 10 de respektive CO2-kompressorer 7 eller CO2-kompressorene 7 drives kun av generatorene 8 eller en kombinasjon av begge. En dampreguleringsventil 18 styrer levende damp 15 som strømmen fra hver kraftenhet 1. Dampen tilføres til de enkelte dampturbiner 10 som blir styrt av en dampturbinreguleringsventil 17. Dampen forlater dampturbinene 10 og blir oppsamlet og returnert til kraftenhetene 1 via en lavere grads damp/kondensat returlinje 19. [0052] Fig. 5 viser skjematisk et kombinert syklus kraftverk med CO2-fangstsystem og et integrert CO2-kompresjonssystem, som videre er integrert i kombinert syklus kraftverket. I dette tilfelle brukes dampturbinen 30 til CC sin damp-del til å drive generatoren 32 via frihjulsclutchen 9. I dette arrangementet er ingen ytterligere dampturbin 10 nødvendig for å drive generatoren 8 og CO2 kompressoren 7, og reduserer dermed kostnadene for CO2-fangst ytterligere. Men hvis CO2- kompressoren drives med variabel hastighet, må den store dampturbinen 30 driftes med denne hastighet. I eksempelet som er vist på fig. 5 er lavtrykksdamp 31 hentet fra dampturbinen 30 for å mate CO2-fangstsystem. Typisk er dampturbinen 30 et arrangement av to eller tre dampturbiner som arbeider ved forskjellige trykknivåer, f.eks. høy, medium og lavtrykks damp. Som alternativ til damputtaket fra en av dampturbinene, kan lavtrykksdamp 31 tas fra utgangen til dampturbinen med medium trykk. [0053] Eksempler på utførelser som er beskrevet ovenfor, og på tegningene formidlet til en person med kunnskap innenfor fagområdet utførelsesformer, som skiller seg fra eksemplene på utførelser og som er inneholdt i oppfinnelsens omfang.

11 10 [0054] For eksempel kan det være en fordel i en CC med 4 GT å bruke bare tre CO2-kompressorer. Én av dem drives med variabel hastighet, for eksempel via en generator med matrisekonverter og de to andre drives med konstant hastighet. For svært liten CO2-massestrømning er bare CO2-kompressoren med variabel hastighet i drift. Når CO2-massestrømmen overstiger kapasiteten den første CO2-kompressor, startes en andre kompressor og drives med dimensjonert hastighet. Kompressoren med variabel hastighet blir igjen brukt for kontroll av strømningsvariasjoner inntil den tredje CO2-kompressoren må komme i drift. Til slutt, med to CO2- kompressorer som kjører på dimensjonert hastighet, drives CO2-kompressoren med variabel hastighet i henhold til CO2-strømningsforhold. [0055] Det endelige valget vil bli bestemt av CAPEX og ytelsesavveiing, med tanke på størrelsesbegrensning av CO2-kompressoren, ekstra kostnader og effektivitetsinnvirkningen av antall CO2-kompressorer og hastighetskontrollerte generatorer, f.eks. generatorer med matrisekonvertere. Videre, i alle eksempler, hvor bruken av en SFC sammen med en generator er beskrevet, kan denne kombinasjonen (SFC pluss generator) erstattes av en generator kombinert med en matrisekonverter. Liste over referanse symboler [0056] 1 Strømgenererende enhet 2 Drivstoff forsyning 3 Omgivelsenes luft 4 Avgassresirkulasjonsstrøm (valgfritt) 5 CO2 utarmet avgass 6 Konsentrert CO2 7 CO2 kompressor 8 Generator 9 frihjulsclutch 10 Dampturbin 11 SFC 12 Elektrisk tilkobling fra SFC for å drive generator 13 SFC nettilkopling 14 Elektrisk tilkobling fra generator til nett 15 Levende damp 16 CO2-manifold 17 Dampturbinens reguleringsventil 18 Dampreguleringsventil

12 11 19 Lavere grads damp/kondensat returmanifold 20 Kraftverk 21 GT kompressor 22 GT forbrenningskammer 23 GT turbin 24 HRSG (varmegjenvinningsdampgenerator) 25 CO2-fangstsystem 26 Damprør til CO2-fangstsystem 27 Damprør til dampturbin GT generator 29 Kondensator 30 Dampturbin 31 Lavtrykksdamp 32 ST generator 33 Komprimert CO2 34 GT avgass 35 Aksel 36 Hoved nettilkopling GT Gassturbin ST Dampturbin CC kombinert kraftverk CO2 Karbondioksid

13 12 Patentkrav 1. Kraftverk (20) omfattende en kraftenhet (1) med et CO2-fangstsystem (25) og en CO2-kompressor (7), karakterisert ved at en dampturbin (10) er inngripbart koblet til en generator (8) via en frihjulsclutch (9), der generatoren (8) kan koples til et strømnett for å levere strøm til nettet og kan driftes som en motor, og der generatoren (8) er mekanisk forbundet med CO2-kompressoren (7). 2. Kraftverk (20) ifølge krav 1, karakterisert ved at et tannhjul er anbrakt mellom CO2-kompressoren (7), og generatoren (8). 3. Kraftverk (20) ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at generatoren (8) er en generator med matriseomformer eller en kombinasjon av generatoren og en frekvensomformer for å tillate nettilknytning av generatoren (8) uavhengig av driftshastigheten til CO2- kompressoren (7). 4. Kraftverk (20) ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at kraftenheten (1) er et kombinert syklus kraftverk omfattende en gassturbin, en HRSG (24), en dampturbin (30) og et CO2- fangstsystem (25). 5. Kraftverk (20) ifølge krav 4, karakterisert ved at en avgassresirkuleringsstrøm (4) resirkuleres inn i innløpsluften (3) for en gassturbin til det kombinert syklus kraftverket. 6. Kraftverk (20) ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter en flerhet av kraftgenererende enheter (1) og en flerhet av CO2-kompressorer (7), som er forbundet med en CO2-manifold (16). 7. Kraftverk (20) ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at CO2- kompressorens (7) dimensjonerte driftshastighet er forskjellig fra nettfrekvensen. 8. Fremgangsmåte for drift av et kraftverk (20) ifølge til ett av kravene 1 til 7, omfattende et karbondioksid (CO2) fangstsystem, en generator (8), en dampturbin (10) og en CO2-kompressor (7), karakterisert ved at for CO2-kompresjon er generatoren (8) drevet som en motor for å drive CO2-kompressoren (7) når tilstrekkelig damp til å drive dampturbinen (10) er tilgjengelig, og ved at dampturbinen (10) driver CO2-kompressoren (7) via en frihjulskopling, som griper inn når tilstrekkelig damp er tilgjengelig.

14 13 9. Fremgangsmåte for drift av et kraftverk (20) ifølge krav 8, karakterisert ved at med drift under normal stabil tilstand med høy delvis last og/eller basislast av kraftverket (20) er dampturbinen (10) innkoplet via frihjulskoblingen (9) og CO2- kompressoren (7) er drevet av dampturbinen (10). 10. Fremgangsmåte for drift av et kraftverk (20) ifølge i krav 9, karakterisert ved at overskuddskraft fra dampturbinen (10), som overstiger kraften som kreves for å drive CO2-kompressoren (7), omdannes til elektrisk kraft av generatoren (8) og mates inn i nettet. 11. Fremgangsmåte for drift av et kraftverk (20) ifølge til ett av kravene 8 til 10, karakterisert ved at med drift under lav delvis last og/eller belastning av kraftenheten (1), eller når ingen damp er tilgjengelig på grunn av en faset konstruksjon eller et bortfall av damp-delen til et kombinert kraftverk, griper dampturbinen (10) ikke inn via frihjulskoblingen (9) og ved at CO2-kompressoren (7) er drevet av generatoren (8), som drives som motor i denne driftsmodus. 12. Fremgangsmåte for drift av et kraftverk (20) ifølge krav 8, karakterisert ved at dampturbinen (10) er innkoplet til generatoren (8) og CO2-kompressoren (7) via en frihjulskobling (9), generatoren (8) er drevet som en motor, og at både dampturbinen (10) og generatoren (8) driver CO2-kompressoren (7) når damp er tilgjengelig, men kraftutgangen fra dampturbinen (10) er mindre enn strømmen som er nødvendig for å drive CO2-kompressoren (7). 13. Fremgangsmåte for drift av et kraftverk (20) ifølge et av kravene 8 til 12, karakterisert ved at CO2 fanges fra et flertall av kraftenheter (1) som er oppsamlet ved en CO2-manifold, og sammenpresset av en flerhet av CO2- kompressorer (7). 14. Fremgangsmåte for drift av et kraftverk (20) ifølge i krav 13, karakterisert ved at for drift med en delvis last er lastreduksjonen til kraftanlegget (20) realisert ved avlasting av kraftenhetene (1) til ulike lastnivåer mens CO2 kompressorer (7) avlastes til like distribusjoner av CO2-massestrøm for alle aktive CO2- kompressorer (7). 15. Fremgangsmåte for drift av et kraftverk (20) ifølge et av de foregående krav 13 eller 14, karakterisert ved at minst én av CO2-kompressorene (7) blir drevet enten av generatoren (8) og/eller dampturbinen (10), og ved at hastigheten til CO2-

15 14 kompressoren (7) er trinnløst justert for å kontrollere strømningen av CO2 og/eller at i det minste én generator (8) er konfigurert som en generator med matrisekonverter for å tillate nettforbindelse uavhengig av driftshastigheten eller koblet til nettet via en frekvensomformer.

16 15 NO/EP

17 16 NO/EP

18 17 NO/EP

19 18 NO/EP

20 19 NO/EP