(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 14/01 EP B1 (13) (1) T3 Int.Cl. F01K 17/02 (06.01) F01K 13/00 (06.01) F01D 13/02 (06.01) F22B 37/00 (06.01) F01K 23/ (06.01) (4) Tytuł wynalazku: Sposób doposażania opalanej paliwami kopalnymi instalacji elektrowni w urządzenie do usuwania dwutlenku węgla (30) Pierwszeństwo: DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 12/37 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 14/06 (73) Uprawniony z patentu: Siemens Aktiengesellschaft, München, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 ULRICH GRUMANN, Erlangen, DE ULRICH MUCH, Erlangen, DE ANDREAS PICKARD, Adelsdorf, DE MIKE ROST, Erlangen, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jan Niewieczerzał POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 42P33947PL00 EP B Opis [0001] Wynalazek dotyczy sposobu doposażania elektrowni opalanej paliwami kopalnymi w urządzenie do usuwania dwutlenku węgla. [0002] Usuwanie dwutlenku węgla z gazów spalinowych elektrowni opalanych paliwem kopalnym, jak na przykład elektrownie gazowo-parowe (CCGT) i węglowe elektrownie parowe (DKW - Dampfkraftanlagen), wymaga dużej ilości energii. [0003] Przy stosowaniu chemicznej metody absorpcji i desorpcji na mokro w celu usuwania dwutlenku węgla na mokro energia ta musi być dostarczana w postaci energii cieplnej do ogrzewania procesu desorpcji. Zwykle, do tego jest wykorzystywana para niskiego ciśnienia z obiegu parowego elektrowni. [0004] Nawet jeśli elektrownia będąca w budowie nie jest jeszcze wyposażana w dobudowywane do niej urządzenie do usuwania dwutlenku węgla (CO2 Capture Plant), to istnieje już obecnie obowiązek posiadania dowodu możliwości jej późniejszego doposażenia (Capture Readyness). W związku z powyższym obecnie czynione są odpowiednie przygotowania, tak aby istniała możliwość bezproblemowego zintegrowania w późniejszym terminie urządzenia do usuwania dwutlenku węgla z instalacją elektrowni. Jeden taki sposób jest przedstawiony w dokumencie WO08/ A1. [000] Istnieje ponadto konieczność skonfigurowania turbiny parowej względnie procesu w elektrowni odpowiednio do pobierania pary niskociśnieniowej. W turbinach parowych z oddzielną obudową dla stopnia średniego ciśnienia i niskiego ciśnienia możliwy jest pobór w prosty sposób pary niskiego ciśnienia z przewodu przelewowego. Jednak rozwiązanie z pobieraniem

3 z przewodu przelewowego prowadzi do tego, że przy pobieraniu stopień niskiego ciśnienia turbiny parowej musi pracować ze zdławieniem, ponieważ zdolność pochłaniania stopnia niskiego ciśnienia turbiny parowej jest zwymiarowana odpowiednio do pracy bez poboru pary o niskim ciśnieniu. Bez dławienia pobór pary o niskim ciśnieniu prowadziłby do dużego spadku ciśnienia w części niskociśnieniowej. Dławienie maszyny stanowi również rozwiązanie suboptymalne pod względem termodynamicznym. [0006] Pobieranie pary z innych źródeł wewnątrz procesu eksploatacji siłowni nie jest także wskazane, lub jest możliwe w specjalny sposób. Tak więc na przykład pobieranie z pośredniego przewodu przegrzewania turbiny parowej prowadzi do niesymetrycznego obciążenia kotła. Należy wykluczyć także pobieranie pary o wyższej jakości dla urządzenia do usuwania dwutlenku węgla, ponieważ prowadzi to do nie dających się zastąpić strat energii. [0007] Zadaniem wynalazku jest dlatego zapewnienie taniego sposobu doposażania w urządzenie do usuwania dwutlenku węgla, który pozwoli uniknąć wymiany stopnia niskociśnieniowego turbiny i który umożliwi pobieranie pary o niskim ciśnieniu z przewodu przelewowego, nie prowadząc przez to do spadku ciśnienia w stopniu niskiego ciśnienia. [0008] Zadanie wynalazku jest rozwiązywane przez cechy zastrzeżenia 1. [0009] Wynalazek bierze za punkt wyjścia elektrownię na paliwa kopalne, która zawiera turbinę parową, której stopnie średnio- i niskociśnieniowy, mają osobne obudowy. Istniejąca elektrownia opalana paliwem

4 kopalnym powinna zostać wyposażona w urządzenie do usuwania dwutlenku węgla. [00] Według wynalazku podane są do tego trzy etapy. W pierwszym etapie do ilości pary technologicznej pobieranej do eksploatacji urządzenia do usuwania dwutlenku węgla dopasowywana jest zdolność pochłaniania turbiny parowej. Przy tym albo ścieżka turbiny parowej jest dostosowywana przez wymianę komponentów albo przez zastąpienie części stopnia niskiego ciśnienia. Wybór opcji jest określony przez istniejącą turbinę parową i przewidywane przepływy masowe pary. W drugim etapie urządzenie do usuwania dwutlenku węgla jest dołączane za pośrednictwem przewodu pary do przewodu przelewowego. W przypadku odłączenia urządzenia do usuwania dwutlenku węgla para niskociśnieniowa jest nadal pobierana z przewodu przelewowego i poprzez przewód obejściowy jest kierowana do istniejącego skraplacza i skraplana. Jest to konieczne, ponieważ modernizowana turbina parowa nie może już być zasilana pełną ilością pary. Montaż przewodu obejściowego stanowi część składową sposobu jako etap trzeci. [0011] W korzystnym dalszym rozwinięciu urządzenie do usuwania dwutlenku węgla jest połączone przez przewód zwrotnego zasilania skroplinami ze skraplaczem turbiny parowej. Przewód zwrotnego zasilania skroplinami umożliwia doprowadzanie zwrotne wykorzystanej w procesie desorpcji pary technologicznej do obiegu wody zasilającej elektrowni. [0012] W korzystnym ukształtowaniu elektrownia opalana paliwem kopalnym jest elektrownią z turbinami parowymi, przy czym generatorem pary jest kocioł odzysknicowy. Alternatywnie, elektrownia opalana paliwem kopalnym

5 jest elektrownią z turbinami, przy czym generatorem pary jest kocioł opalany. [0013] Dopasowanie zdolności pochłaniania stopnia niskociśnieniowego turbiny parowej pozwala na optymalizację obwodu pary wodnej do poboru pary technologicznej dla urządzenia do usuwania dwutlenku węgla. Równocześnie zastosowanie przewodu obejściowego zapewnia to, że elektrownia w przypadku awarii urządzenia do usuwania dwutlenku węgla może nadal być eksploatowana, względnie może być bezpiecznie uruchamiana. Nie są już potrzebne kompromisowe rozwiązania dotyczące konstrukcji zarówno przed, jak i po doposażeniu. [0014] Wynalazek jest bliżej objaśniany poniżej na podstawie rysunków: Na rysunku poszczególne figury pokazują fig 1 - przedstawia opalaną paliwem kopalnym elektrownię bez urządzenia do usuwania dwutlenku węgla, fig 2 - przedstawia elektrownię opalaną paliwem kopalnym, która została doposażona sposobem według wynalazku w urządzenie do usuwania dwutlenku węgla. [001] Fig 1 przedstawia wycinek opalanej paliwem kopalnym elektrowni 1. Przedstawiona jest wielokadłubową turbina parowa 2, która składa się w zasadzie ze stopnia wysokociśnieniowego 9, stopnia pośredniego ciśnienia i umieszczonego w oddzielnej od nich obudowie stopnia niskociśnieniowego 11. W przedstawionym tu wariancie stopień niskociśnieniowy 11 jest ukształtowany jako dwustrumieniowy. Ponadto przedstawiony jest skraplacz 12, który za pośrednictwem przewodu 13 pary nasyconej jest połączony ze stopniem

6 niskociśnieniowym 11. Nie jest przedstawiony tutaj bliżej generator pary, który w elektrowni turbinowej gazowo-parowej jest kotłem odzysknicowym, a w elektrowni parowej jest kotłem opalanym. [0016] Stopień wysokociśnieniowy 9 jest zasilany przez połączenie z przewodem 14 świeżej pary. Dla odprowadzania pary częściowo rozprężonej stopień wysokociśnieniowy 9 jest dołączony do zimnego przewodu 1 przegrzewania pośredniego, który łączy stopień wysokociśnieniowy 9 z nie pokazanym tu dokładniej generatorem pary. Stopień pośredniego ciśnienia jest połączony jako podający z gorącym przewodem 16 przegrzewania pośredniego, przez który do stopnia średniego ciśnienia może być doprowadzana ogrzana ponownie para. Dla odprowadzania częściowo rozprężonej pary stopień średniego ciśnienia przez przewód nadmiarowy 6 jest połączony ze stopniem niskociśnieniowym 11. Na wyjściu stopień niskociśnieniowy 14 jest połączony przewodem 13 pary nasyconej ze skraplaczem 12. Za pośrednictwem przewodu 17 wody zasilającej, który jest połączony ze skraplaczem 12, skroplona para może być ponownie zawracana do generatora pary. [0017] Fig. 2 przedstawia, wychodząc od układu przedstawionego na fig. 1, wycinek elektrowni 1 opalanej paliwem kopalnym, która sposobem według wynalazku została doposażona w urządzenie do usuwania dwutlenku węgla. Urządzenie do usuwania dwutlenku węgla przedstawiono tu tylko w postaci wymiennika ciepła. [0018] Do przewodu przelewowego 6 dołączony jest przewód 18 pary technologicznej dla pobierania pary niskiego ciśnienia. Stopień niskociśnieniowy 11 turbiny parowej 2 jest przy tym dostosowany do mniejszych

7 - 6-1 ilości pary. W przewód 18 pary technologicznej jest włączony pierwszy zawór 19. Przewód 18 pary technologicznej łączy przewód nadmiarowy 6 z wymiennikiem ciepła, który jest częścią składowa desorbera montowanego dodatkowo urządzenia do usuwania dwutlenku węgla. Za pośrednictwem przewodu 18 pary technologicznej przy pracy turbiny parowej może być teraz pobierana para pod niskim ciśnieniem dla wymiennika ciepła. W tym celu pierwszy zawór 19 jest otwarty. [0019] W przypadku, kiedy urządzenie 3 do usuwania dwutlenku węgla nie jest eksploatowane, lub musi zostać wyłączone, pierwszy jest zamykany zawór 19. Udostępniana przez przewód 18 pary technologicznej para niskiego ciśnienia jest teraz doprowadzana do skraplacza 12. Do tego jest przewidziany przewód obejściowy 21, który łączy przewód 18 pary technologicznej z przewodem 13 pary nasyconej. W tym celu jest otwierany drugi zawór 22 włączony w przewód obejściowy 21. Alternatywnie, przewód obejściowy 21 dla odprowadzania pary niskociśnieniowej może być połączony bezpośrednio ze skraplaczem 12. Siemens Aktiengesellschaft Pełnomocnik:

8 42P32947PL Zastrzeżenia patentowe EP B1 1. Sposób doposażania opalanej paliwem kopalnym elektrowni (1) zawierającej wielokadłubową turbinę parową (2) i skraplacz (12) w urządzenie (3) do usuwania dwutlenku węgla, w którym a) do ilości pary technologicznej (4) pobieranej do eksploatacji urządzenia (3) do usuwania dwutlenku węgla dopasowywana jest zdolność pochłaniania turbiny parowej (2), znamienny tym, że b) urządzenie (3) do usuwania dwutlenku węgla jest dołączane za pośrednictwem przewodu (18) pary technologicznej do przewodu przelewowego (6) łączącego dwie obudowy turbiny, i c) przewód (18) pary technologicznej jest przez przewód obejściowy (21) łączony ze skraplaczem (12). 2. Sposób według zastrz. 1, w którym urządzenie (3) do usuwania dwutlenku węgla jest łączone przez przewód (7) zwrotnego zasilania skraplacza ze skraplaczem (8) turbiny parowej (2). 3. Sposób według jednego z zastrz. 1 do 2, w którym elektrownia (1) opalana paliwem kopalnym jest elektrownią z turbinami gazowymi i parowymi, przy czym generatorem pary jest kocioł odzysknicowy. 4. Sposób według jednego z zastrz. 1 do 2, w którym elektrownia (1) opalana paliwem kopalnym jest elektrownią z turbinami parowymi, przy czym generatorem pary jest kocioł opalany.

9 Elektrownia (1) opalana paliwem kopalnym, która jest doposażona zgodnie ze sposobem według jednego z zastrz. 1 do 2. Siemens Aktiengesellschaft Pełnomocnik:

10

11