Stand der Technik Allgemein sind Kraftwerksanlagen bekannt, welche kohlenstoffhaltige Brennstoffe unter Zuführung von komprimierter Atmosphärenluft verbrennen. Die bei der Ver- brennung erzeugten Verbrennungsgase wie Kohlendioxid C02 und Stickoxide stellen jedoch ein vielschichtiges Problem dar und werden nicht zuletzt für die Kli- maerwärmung verantwortlich gemacht.

Aus der EP 0 953 748 A1 ist eine Kraftwerksanlage mit einem geschlossenen oder quasi-geschlossenen Kreislauf bekannt. Der Kreislauf wird mit einem C02- haltigen Medium mit einer inneren Verbrennung eines Brennstoffs und dem dazu nötigen Sauerstoff betrieben. Überschüssiges C02 wird aus dem Kreislauf ent- nommen und in eine Auskondensierungsanlage eingeleitet. Das auskondensierte C02 kann dann umweltschonend entsorgt werden. Durch die Verwendung eines geschlossenen oder quasi-geschlossenen Kreislaufs mit Zugabe von reinem Sau- erstoff wird zudem verhindert, dass Luftstickstoff in die Flamme kommt, wodurch keine oder nur geringfügig Stickoxide entstehen.

Bei solchen geschlossenen oder quasi-geschlossenen Kreisläufen stellt jedoch vielmals die Einstellung optimaler Verbrennungsverhältnisse hinsichtlich Flam- menstabilität, Heissgastemperatur und Dissoziationsgrad, z. B. bzgl. der Bildung von Kohlenmonoxid (CO) ein Problem dar.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Verfahren zum Betrieb einer Kraft- werksanlage der eingangs genannten Art optimale Verbrennungsverhältnisse zu gewährleisten.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs erreicht.

Kern der Erfindung ist es also, dass die Verbrennung des Brennstoffmassen- stroms in einer mittels Regelorganen einstellbaren Kunstluft stattfindet.

Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem darin zu sehen, dass durch die Ein- stellung eines optimalen Verhältnisses von 02, C02 und ggf. H20, also einer quasi optimal zusammengesetzten"Kunstluft", es möglich ist, je nach Brennerkonzept optimale Verbrennungsverhältnisse hinsichtlich Flammenstabilität, Heissgastem- peratur und Dissoziationsgrad, z. B. bzgl. der Bildung von CO, zu gewährleisten.

Ein weiterer Vorteil der einstellbaren Anteile der Kunstiuft bezüglich 02-, C und H20-ist, dass der CO-Gehalt und der Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe (UHC) bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten.

Die Einstellung der Kunstiuft erfolgt über Regelorgane und Regler, wobei die Re- gelung in Abhängigkeit des Brennstoffmassenstromes und/oder einer oder meh- rerer charakteristischer Grössen des Heissgases erfolgt.

Es ist weiter von Vorteil, eine möglichst stabile Verbrennung einzustellen, um die Schadstoffemission (CO) möglichst klein zu halten. Als Kriterium für eine stabile Verbrennung kann dazu z. B. die Vermeidung von Pulsationen bei der Verbren- nung in der Brennkammer dienen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbei- spiel näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht we- sentlichen Merkmale sind fortgelassen worden. Die Strömungsrichtung der Medi- en ist mit Pfeilen angegeben.

In Fig. 1 ist eine Schaltung eines Gasturbinenprozesses mit geschlossenem Kreislauf wiedergegeben.

Weg zur Ausführung der Erfindung Die einzige Fig. 1 zeigt eine Gasturbogruppe mit geschlossenem oder zumindest quasi-geschlossenem, d. h. zum grossen Teil geschlossenen Kreislauf. Diese Gas- turbogruppe umfasst einen Verdichter 1, einen mit diesem Verdichter 1 gekop- pelten Generator 19, eine mit dem Verdichter 1 gekoppelte Turbine 3 und eine zwischen Verdichter 1 und Turbine 3 wirkende Brennkammer 2. Die Kopplung der Strömungsmaschinen 1 und 3 sowie des Generators 19 kann über eine gemein- same Welle 20 erfolgen. Der Verdichter 1 kann auch mit einem nicht gezeigten Zwischenkühler oder mit Mitteln für eine isotherme Kühlung ausgestattet sein.

Der Kreislauf umfasst weiter einen Kühler und/oder Abwärmeverwerter 4, einen Wasserabscheider 5 und eine C02-Entnahme 6. Das über die C02-Entnahme 6 entnommene C02 kann z. B. über eine nicht dargestellte Auskondensierungsanla- ge auskondensiert, weiter verdichtet und dann umweltschonend entsorgt werden.

Im Verdichter 1 wird ein Kreislaufmedium 23, grösstenteils bestehend aus C02, verdichtet und über ein Regelorgan 12 und einen Mischer 9 der Brennkammer 2 zugeführt. Dabei kann mittels des Regelorgans 12 ein Teilstrom 24 des verdich- teten Kreislaufmediums 23 abgezweigt und als Kühlmedium für die Brennkammer 2 oder die Turbine 3 verwendet werden. Dem CO2-bzw. C02/H20-haltigen Zu- strom wird in dem Mischer 9 ein Sauerstoffstrom 8 zugemischt, wobei der Sauer- stoffstrom 8 über ein Regelorgan 15 einstellbar ist. Die im Mischer 9 erzeugte Kunstluft 17 wird der Brennkammer 2 zugeführt und dort mit einem über ein Re- gelorgan 13 zugeführten Brennstoffmassenstrom 14, beispielsweise Erdgas mit der Hauptkomponente Methan, verbrannt. Das dabei freiwerdende Heissgas 11, im wesentlichen bestehend aus den Komponenten C02 und H20 sowie ggf. mit dem Sauerstoff oder dem Brennstoff zugeführten Inertgasen, wird der Turbine 3 zugeführt und dort unter Abgabe von Arbeitsleistung entspannt. Über eine Leitung 16 wird der Turbinenaustrittsstrom dem Kühler und/oder Abwärmeverwerter 4 zugeführt und dort abgekühlt. Das durch die Abkühlung auskondensierte Wasser wird über den Wasserabscheider 5 abgeschieden. Das verbleibende Kreislaufme- dium 23 aus mehrheitlich CO2 wird dann wieder dem Verdichter 1 zugeführt.

Die Regelung des Brennstoffmassenstromes 14 und des Sauerstoffmassenstro- mes 8, welcher mit dem Teilstrom 7 des Kreislaufmediums 23 der Erzeugung der Kunstluft 17 dient, erfolgt über einen Regler 21, welcher Regler auf das Regelor- gan 13 und damit auf den Brennstoffmassenstrom 14 und auf das Regelorgan 15 und damit auf den Sauerstoffmassenstrom 8 einwirkt. Der Regler 21 benutzt dabei zur Regelung den zur Verbrennung gelangenden Brennstoffmassenstrom 14 und/ oder mindestens einen die Temperatur und/oder die Zusammensetzung des Heissgases 11 charakterisierenden Messwert 25. Die Zugabe des Sauerstoff- massenstromes 8 zur Kunstiuft 17 wird dabei so eingestellt, dass die Verbrennung in der Brennkammer 2 stöchiometrisch (X=1) oder leicht überstöchiometrisch (>1) erfolgt.

Die optimale Mischung der Kunstiuft 17 wird durch eine Analyse des Heissgases 11, z. B. stromab der Turbine 3 in der Leitung 16 festgelegt. Dazu wird das Regel- organ 12 über einen Regler 22 geregelt und somit zur Mischung der optimalen Kunstluft 17 über das Regelorgan 12 der dazu benötigte Teil des Kreislaufmedi- ums, d. h. der Zustrom von C02 bzw. C02/H20, abgezweigt. Ausser der Zusam- mensetzung des Heissgasstromes 11, respektive des Turbinenaustrittstromes 16 wird der C02-bzw. C02/H20 Zustrom 7 zum Sauerstoffstrom 8 auch durch ein Temperaturbegrenzungssignal 18 der eigentlichen Flammentemperatur beein- flusst. Letztere darf einen konstruktionsbedingten Höchstwert nicht überschreiten.

Der zum grossen Teil geschlossene C02-Gasturbinenkreislauf gemäss Fig. 1 weist somit innere Verbrennung eines Kohlenwasserstoffes, z. B. eines Erdgases mit der Hauptkomponente CH4, in einer aus 02, C02 und ggf. H20 aufbereiteten "Kunstluft"auf. Die durch die Verbrennung entstehenden Komponenten CO2 und H20, sowie ggf. mit dem Sauerstoff oder dem Erdgas eingeführte Inertgase wer- den laufend entfernt, so dass ein Kreislauf 23 mit weitgehend konstanter Zusam- mensetzung des Arbeitsmediums aufrechterhalten bleibt.

Der Massenstrom der Kunstiuft 17 und ihre 02-, COz-und H20-Anteile werden so eingestellt, dass der CO-Gehalt und der Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe (UHC) bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

So können auch mehrere Kunstluftströme mit unterschiedlichen Sauerstoffgehal- ten erzeugt werden, die dann in der Brennkammer zusammengeführt werden. Das Kreislaufmedium kann auch durch Wärmeabfuhr verflüssigt werden, wobei dann an Stelle des Verdichters eine Pumpe verwendet wird.

Bezugszeichenliste 1 Verdichter 2 Brennkammer 3 Turbine 4 Kühler und/oder Abwärmeverwerter 5 Wasserabscheider 6 C02-Entnahme 7 C02 bzw. C02/H2O Zustrom 8 Sauerstoffstrom 9 Mischer 11 Heissgas 12 Regelorgan 13 Regelorgan 14 Brennstoffmassenstrom 15 Regelorgan 16 Leitung ; Turbinenaustrittsstrom 17 Kunstluft 18 Temperaturbegrenzungssignal 19 Generator 20 Gemeinsame Welle 21 Regler 22 Regler 23 Kreislaufmedium 24 Kühlmedium 25 Temperatur-und Zusammensetzungssignal