Fossil befeuerte Kraftwerksanlage mit einer Kohlendioxid- Abscheidevorrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer fossil befeuerten Kraftwerksanlage

Für die Abscheidung von Kohlendioxid aus Abgasen von fossil befeuerten Kraftwerksanlagen, wie beispielsweise Gas- und Dampfkraftwerksanlagen (GUD) oder Kohle befeuerten Dampf- kraftanlagen (DKW) , ist eine große Menge an Energie erforder ^¬ lich.

Bei Einsatz eines nasschemischen Absorbtions- Desorptionsver- fahren zur Abscheidung von Kohlendioxid muss diese Energie in Form von thermischer Energie zur Beheizung des Desorpti- onsprozesses aufgebracht werden. Üblicherweise wird dazu Nie ^¬ derdruckdampf aus dem Wasserdampfkreislauf der Kraftwerksanlage verwendet. Selbst wenn eine im Bau befindliche Kraftwerksanlage noch nicht mit einem an ihr angeschlossenen Kohlendioxid- Abscheidevorrichtung ausgestattet wird, besteht schon heute die Nachweispflicht der späteren Nachrüstbarkeit (Capture Readyness) . Dementsprechend werden bereits heute entsprechen- de Vorkehrungen getroffen, sodass eine Kohlendioxid- Abscheidevorrichtung zu einem späteren Zeitpunkt problemlos in die Kraftwerksanlage integriert werden kann. Betroffen von derartigen Vorkehrungen sind beispielsweise das Maschinenhaus, welches durch die Entnahme des Niederdruckdampfes ent- sprechend vergrößert werden muss.

Zudem besteht die Erfordernis, dass die Dampfturbine bzw. der Kraftwerksprozess für die Entnahme von Niederdruckdampf ent ^¬ sprechen konfiguriert sein muss. Bei Dampfturbinen mit ge- trenntem Gehäuse für die Mittel- und Niederdruckstufe ist die Entnahme von Niederdruckdampf an der Überströmleitung auf einfache weise möglich. Hingegen bei Dampfturbinen mit einer eingehäusigen Mittel- und Niederdruckstufe ist die Entnahme der erforderlichen großen Dampfmenge aus der Turbine bei ge ^¬ eignetem Druck nicht möglich.

Die Entnahme von Dampf aus anderen Quellen innerhalb des Kraftwerksprozesses ist oft nicht wirtschaftlich, oder auf geeignete Weise möglich. So führt beispielsweise eine Entnah ^¬ me aus einer Zwischenüberhitzungsleitung der Dampfturbine zur Schieflast des Kessels. Auch die Entnahme von höherwertigem Dampf für die Kohlendioxid-Abscheidevorrichtung muss ausge- schlössen werden, da dies zu unvertretbarem Energieverlusten führt .

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren bei einer fossil befeuerte Kraftwerksanlage an- zugeben, Niederdruckdampf aus einer anderen Quelle als der

Überstömleitung zwischen Mittel- und Niederdurckstufe für ei ^¬ ne Kohlendioxid-Abscheidevorrichtung bereitzustellen, sodass eine Schieflast des Kraftwerksprozesses vermieden wird, und die Energieverluste durch die Dampfentnähme weitgehend mini- miert werden.

Gelöst wird die auf eine Vorrichtung gerichtete Aufgabe der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Erfindung geht dabei von einer Dampfturbine aus, die eine eingehäusige Mittel- und Niederdruckstufe hat. Neben der Mit ^¬ tel- und Niederdruckstufe umfasst die Dampfturbine zudem noch eine Hochdruckstufe in einem separaten Gehäuse. Dabei ist vorgesehen, dass der Frischdampf für die Hochdruckstufe nach Austritt aus der Hochdruckstufe über eine Dampfrückführlei- tung (kalte Zwischenüberhitzungs-Leitung) in den Kessel zur Wiedererwärmung ( Zwischenüberhitzung) zurück geführt wird. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass an die Dampfrück- führleitung eine Prozessdampfleitung angeschlossen ist, die mit der Kohlendioxid-Abscheidevorrichtung verbunden ist, wobei in die Prozessdampfleitung eine Gegendruckdampfturbine geschaltet ist. Durch die Gegendruckdampfturbine wird der entnommene Prozessdampf auf Prozessdampfzustand (Sattdampf) gebracht. Für eine Entnahme des Dampfes muss der Kessel ent ^¬ sprechend ausgelegt sein.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der fossil befeuerten Kraftwerksanlage wird der entnommene Prozessdampf durch einen an der Gegendruckdampfturbine angeschlossenen Generator in elektrische Energie umgewandelt. Dadurch ist die überschüssi ^¬ ge Energie des Prozessdampfes zur Erzeugung elektrischer Energie nutzbar.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der fossil befeuerten Kraftwerksanlage besteht der Kohlendioxid-Abscheideprozess aus einer Absorptionseinheit und einer Desorptionseinheit . Die Prozessdampfleitung ist dabei zuführend mit einem Wärme- tauscher der Desorptionseinheit verbunden. Ausleitend ist die Desorptionseinheit mit einer Kondensatrückführleitung verbunden .

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5.

Analog zur Vorrichtung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Prozessdampf aus der Dampfrückführleitung entnommen. Der Prozessdampf wird dabei in einem Entspannungsprozess ent- spannt wobei ein entspannter Dampf (Sattdampf) gebildet wird. Der entspannte Dampf wird dann der Kohlendioxid- Abscheidevorrichtung zugeführt.

Vorteilhafterweise wird der Entspannungsprozess zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet. Der entspannte Dampf wird da ^¬ bei vorzugsweise zur Beheizung des Desorptionsprozesses des Kohlendioxid-Abscheideprozess verwendet .

Die Vorbereitungsmaßnahmen für „Capture Ready" beschränken sich durch die Erfindung auf eine entsprechende Kesselausle ^¬ gung und einen Anschlusspunkt außerhalb des anlagekritischen Maschinenhauses. Die Dampfturbine kann bei Nachrüstung einer Kohlendioxid-Abscheidevorrichtung thermodynamisch auf den dann genutzten Abscheideprozess optimiert werden. Der An- schluss der Gegendruckturbine vor der Zwischenüberhitzung führt zu geringeren Dampftemperaturen, die von Standard Industrieturbinen problemlos entspannt werden können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert: Darin zeigt

FIG 1 Eine fossil befeuerte Kraftwerksanlage mit einer

Kohlendioxid-AbscheideVorrichtung

FIG 1 zeigt im Wesentlichen eine fossil befeuerte Kraftwerks ^¬ anlage 1 mit einem an eine Kohlendioxid-Abscheidevorrichtung angeschlossenen Wärmetauscher 21. Die fossil befeuerte Kraft- Werksanlage 1 ist hier als Gas- und Dampfkraftwerksanlage

(GUD) ausgestaltet. Die Gas- und Dampfturbinenanlage ist ver ^¬ einfacht dargestellt und besteht im wesentlichen aus einer Gasturbine 13, einer Dampfturbine 2, einem Generator 20 und einem in den Abgaskanal der Gasturbine geschalteten Dampfer- zeuger 4, ausgestaltet als Abhitzedampferzeuger 15. Die

Dampfturbine 2 besteht aus einer Hochdruckstufe 24 und einer Mittel- und Niederdruckstufe 25. Die Gasturbine 13, der Gene ^¬ rator 20 und die Dampfturbine 2 befinden sich auf einer ge ^¬ meinsamen Welle 8. Der Dampfturbine 2 ist ein Kondensator 22 nachgeschaltet.

Die Hochdruckstufe 24 ist mit dem Dampferzeuger 4 frischdampfzuführend über eine Frischdampfleitung 23 und dampfrück- führend über eine kalte Zwischenüberhitzungsleitung 16 ver- bunden. An der kalten Zwischenüberhitzungsleitung 16 ist zur Anzapfung eines Prozessdampfes 17 eine Prozessdampfleitung 6 angeschlossen. Die Mittel- und Niederdruckstufe 25 ist über eine heiße Zwischenüberhitzungsleitung 31 mit dem Dampferzeuger 4 verbunden. Der entnommene Dampf aus der kalten Zwi- schenüberhitzungsleitung weist dabei ein Temperatur von ca. 160°C auf. Neben der Dampfturbine 2 ist eine Gegendruckdampfturbine 7 vorgesehen, die prozessdampfzuführend mit der Prozessdampf ^¬ leitung 6 verbunden ist. In der Gegendruckdampfturbine 7 fin ^¬ det eine Entspannung des Prozessdampfes 17 zu einem Sattdampf 26 statt. Der Prozessdampf 17 wird dabei durch einen an die Gegendruckdampfturbine 7 angeschlossenen Generator 9 in elektrische Energie umgewandelt.

Der Gegendruckdampfturbine 7 ist ein Wärmetauscher 21 einer Kohlendioxid-Abscheidevorrichtung geschaltet. Die Kohlendioxid-Abscheidevorrichtung ist dabei hier nicht näher dargestellt. Verbunden ist die Gegendruckdampfturbine 7 mit der Desorptionseinheit 11 der Kohlendioxid-Abscheidevorrichtung über eine Sattdampfleitung 28. Der Sattdampf 26 unterstützt in Desorptionseinheit 11 das auskochen eines Lösungsmittels zur Widerfreisetzung von Kohlendioxid.

Aus dem Wärmetauscher 21 wird über eine Kondensatrückführlei ^¬ tung 29 ein Kondensat in den Kondensator 22 ausgeleitet. Dazu ist die Kondensatrückführleitung 29 mit dem Kondensator 22 entsprechend verbunden. Schlussendlich ist eine Kondensatlei ^¬ tung 30 vorgesehen, die den Kondensator 22 mit dem Dampferzeuger 4 verbindet, um den Speisewasserkreislauf zu schlie ^¬ ßen .