СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭНЕРГИИ ПОСРЕДСТВОМ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В КИСЛОРОДЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭНЕРГИИ ПОСРЕДСТВОМ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В КИСЛОРОДЕ

1. Способ выработки энергии в энергетической установке посредством сжигания углеродсодержащего топлива в по существу чистом кислороде, при этом способ включает в себя следующие этапы, на которых:
(а) подают углеродсодержащее топливо в топку;
(b) подают по существу чистый кислород из источника кислорода в топку для сжигания топлива в кислороде для получения отходящего газа, содержащего главным образом диоксид углерода и воду;
(с) выпускают отходящий газ из топки посредством канала для отходящего газа;
(d) извлекают все количество низкопотенциального тепла из отходящего газа посредством использования множества охладителей для отходящего газа, расположенных в находящейся дальше по потоку части канала для отходящего газа, при этом первая часть извлеченного низкопотенциального тепла используется для предварительного нагрева питательной воды;
(е) превращают предварительно нагретую питательную воду в пар посредством извлечения высокопотенциального тепла на теплопередающих поверхностях, расположенных в топке и в находящейся ближе по потоку части канала для отходящего газа;
(f) повышают давление первой части отходящего газа во множестве компрессоров для отходящего газа для получения жидкого диоксида углерода;
(g) рециркулируют вторую часть отходящего газа в топку посредством канала для рециркуляции отходящего газа;
(h) расширяют пар в паротурбинной системе для приведения в действие генератора мощности;
(i) отбирают все количество пара из паротурбинной системы и используют первую часть отобранного пара для предварительного нагрева питательной воды,
при этом первая часть извлеченного низкопотенциального тепла составляет более 50% от всего количества извлеченного низкопотенциального тепла, что обеспечивает возможность минимизации первой части отобранного пара, и способ включает в себя дополнительную операцию:
(j) расширяют вторую часть отобранного пара в, по меньшей мере, одной вспомогательной паровой турбине для приведения в действие, по меньшей мере, одного компрессора или, по меньшей мере, одного насоса энергетической установки.
2. Способ по п.1, в котором первая часть отобранного пара обеспечивает менее 50% от всего тепла, используемого для предварительного нагрева питательной воды.
3. Способ по п.1, в котором вторая часть отобранного пара составляет, по меньшей мере, 50% от всего количества отобранного пара.
4. Способ по п.1, в котором температура второй части отходящего газа при подаче его в топку составляет менее 200°С.
5. Способ по п.1, в котором по существу чистый кислород смешивают со второй частью отходящего газа, до подачи кислорода и второй части отходящего газа в топку, с тем, чтобы образовать вводимый газ.
6. Способ по п.5, в котором среднее объемное содержание кислорода во вводимом газе составляет от приблизительно 18% до приблизительно 28%.
7. Энергетическая установка для выработки энергии посредством сжигания углеродсодержащего топлива в по существу чистом кислороде, при этом энергетическая установка содержит:
топку для сжигания топлива;
канал для кислорода, соединенный с топкой для подачи по существу чистого кислорода из источника кислорода в топку для сжигания топлива в кислороде для получения отходящего газа, содержащего главным образом диоксид углерода и воду;
канал для отходящего газа, соединенный с топкой для выпуска отходящего газа из топки;
паровой цикл для превращения питательной воды в пар, включающий в себя экономайзерную систему для предварительного нагрева питательной воды и теплопередающие поверхности, расположенные в топке и в находящейся ближе по потоку части канала для отходящего газа для извлечения высокопотенциального тепла для превращения предварительно нагретой питательной воды в пар;
множество охладителей для отходящего газа, расположенных в находящейся дальше по потоку части канала для отходящего газа, предназначенных для извлечения всего количества низкопотенциального тепла из отходящего газа, при этом часть охладителей для отходящего газа образует экономайзерную систему;
множество компрессоров для отходящего газа для повышения давления первой части отходящего газа для получения жидкого диоксида углерода;
канал для рециркуляции отходящего газа, предназначенный для подачи второй части отходящего газа в топку;
паротурбинную систему для расширения пара для приведения в действие генератора мощности, при этом паротурбинная система содержит средство для отбора всего количества пара;
средства для использования первой части отобранного пара для предварительного нагрева питательной воды,
при этом экономайзерная система выполнена с возможностью извлечения в ней, при нормальном рабочем режиме, более 50% от всего количества низкопотенциального тепла, подлежащего извлечению газоохладителями, что обеспечивает возможность минимизации первой части отобранного пара, и при этом энергетическая установка дополнительно содержит:
по меньшей мере, одну вспомогательную паровую турбину для расширения второй части отобранного пара для приведения в действие, по меньшей мере, одного компрессора или, по меньшей мере, одного насоса энергетической установки.
8. Энергетическая установка по п.7, в которой канал для кислорода соединен с каналом для рециркуляции отходящего газа для подачи вводимого газа, состоящего из по существу чистого кислорода и второй части отходящего газа, в топку.
9. Энергетическая установка по п.8, при этом энергетическая установка не имеет газового теплообменника для передачи тепла от отходящего газа вводимому газу.
10. Способ модификации процесса выработки энергии посредством сжигания углеродсодержащего топлива от сжигания топлива в воздухе до сжигания топлива в по существу чистом кислороде, при этом исходный процесс включает в себя следующие этапы, на которых:
(а) подают углеродсодержащее топливо в топку с первой скоростью подачи топлива;
(b) подают воздух при определенной температуре вводимого воздуха в топку для сжигания топлива в воздухе для получения отходящего газа с первым интервалом температур;
(с) выпускают отходящий газ из топки посредством канала для отходящего газа;
(d) извлекают первое общее количество низкопотенциального тепла из отходящего газа в охладителях для отходящего газа, расположенных в находящейся дальше по потоку части канала для отходящего газа, при этом первая часть первого общего количества низкопотенциального тепла используется для предварительного нагрева питательной воды;
(е) превращают предварительно нагретую питательную воду в пар посредством извлечения высокопотенциального тепла на теплопередающих поверхностях, расположенных в топке и в находящейся ближе по потоку части канала для отходящего газа; и
(f) расширяют пар в паротурбинной системе для приведения в действие генератора мощности и отбирают пар из паротурбинной системы, при этом, по меньшей мере, часть отобранного пара используется для предварительного нагрева питательной воды,
модифицированный процесс включает в себя следующие этапы, на которых:
(а') подают углеродсодержащее топливо в топку со второй скоростью подачи топлива;
(b') подают, по существу, чистый кислород из источника кислорода в топку с некоторой скоростью подачи кислорода для сжигания топлива в кислороде для образования отходящего газа, содержащего главным образом диоксид углерода и воду, со вторым интервалом температур;
(с') выпускают отходящий газ из топки посредством канала для отходящего газа;
(d') извлекают второе общее количество низкопотенциального тепла из отходящего газа в модифицированном комплекте охладителей для отходящего газа, расположенных в находящейся дальше по потоку части канала для отходящего газа, при этом первая часть второго общего количества низкопотенциального тепла используется для предварительного нагрева питательной воды;
(е') превращают предварительно нагретую питательную воду в пар посредством извлечения высокопотенциального тепла на теплопередающих поверхностях, расположенных в топке и в находящейся ближе по потоку части канала для отходящего газа;
(f') повышают давление части отходящего газа во множестве компрессоров для отходящего газа для получения жидкого диоксида углерода;
(g') подают другую часть отходящего газа в топку посредством канала для рециркуляции отходящего газа;
(h') расширяют пар в паротурбинной системе для приведения в действие генератора;
(i') отбирают все количество пара из паротурбинной системы и используют первую часть отобранного пара для предварительного нагрева питательной воды,
при этом первая часть второго общего количества низкопотенциального тепла больше первой части первого общего количества низкопотенциального тепла, что обеспечивает возможность минимизации первой части отобранного пара, и при этом способ включает в себя дополнительный этап, на котором:
(j') расширяют вторую часть отобранного пара, по меньшей мере, в одной вспомогательной паровой турбине для приведения в действие, по меньшей мере, одного компрессора или, по меньшей мере, одного насоса энергетической установки.
11. Способ по п.10, в котором вторая скорость подачи топлива, по меньшей мере, на 10% больше первой скорости подачи топлива.
12. Способ по п.10, в котором первая часть отобранного пара, по меньшей мере, на 30% меньше части отобранного пара, которая на операции (f) исходного процесса используется для предварительного нагрева питательной воды.
13. Способ по п.10, в котором температура второй части отходящего газа при подаче его в топку ниже определенной температуры вводимого воздуха.
14. Способ по п.10, в котором в модифицированном процессе по существу чистый кислород смешивают со второй частью отходящего газа, до подачи кислорода и второй части отходящего газа в топку, с тем, чтобы образовать вводимый газ.
15. Способ по п.14, в котором соотношение массового расхода вводимого газа и топлива, по меньшей мере, на 10% выше соотношения массового расхода воздуха и топлива, которое используется в исходном процессе.