CN101490221A - 用于燃料预处理的方法和设备 - Google Patents

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CN101490221A CNA2007800266094A CN200780026609A CN101490221A CN 101490221 A CN101490221 A CN 101490221A CN A2007800266094 A CNA2007800266094 A CN A2007800266094A CN 200780026609 A CN200780026609 A CN 200780026609A CN 101490221 A CN101490221 A CN 101490221A
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Abstract

为了改善燃料的可燃性和燃烧值，将所述燃料经不同的预处理方法处理。为了改善燃料预处理的经济性，建议，从燃料中除去不可燃的、气态成分并输入进一步使用的气流中。特别是将该气流经用于气体分解的方法处理，由此从燃料中获得的气体组分可以以纯净状态提供。

Description

用于燃料预处理的方法和设备
本发明涉及用于燃料预处理的方法和设备。
众所周知，燃料在其燃烧前要预处理，以便改善其燃烧特性。例如在燃烧前将煤炭机械破碎并随即加热，以便包藏在煤炭中的水蒸发。
此外，对于燃烧不必要的物质只能以高耗费从燃料中除去。在此，这种预处理的成本经常超过由于燃烧特性的改善达到的经济利益并因此不予实施。
由此本发明的任务为，提供用于燃料的其它预处理的经济的可替代的可能性。
所述任务通过如下用于燃料预处理的方法而解决，该方法在燃料燃烧前从其中分离出不可燃或难燃的气态和蒸汽状成分，并输送到进一步使用的气流中。
通过除去气态成分提高了燃料的燃烧值并同时通过气态成分的进一步使用，在气态成分的经济利用和燃烧过程之间产生协同作用。因此总体上提高燃料预处理的经济性。在此，作为燃料是指所有类别的固态、液态或气态燃料，其中吸附、溶解或掺混了气态、不可燃的成分；属于此的特别是化石类载能体如煤、石油、天然气或沼气，但还有可燃废料(其加载可分离的气体成分)如垃圾、沉淀淤泥(
Figure A200780026609D0004153240QIETU
)等。所有这些燃料通常包含不可忽略范围的气体成分，其可以直接或在相应的加工后用于经济利用中。如果是不可燃的或只是难燃的气体成分，其分离通常同时导致燃料质量的改善。
优选气流中加载经分离的成分，其随即经用于气体分解的方法处理，以便可以从燃料中获得分离的成分。为此可以优选使用现有的空气分解装置，其中所述气流作为支流输入空气分解装置的入口气流中，或者空气分解装置的入口气流完全作为加载气态成分的气流使用。在空气分解装置空间上远离燃料预处理场所安装的情况下，也可以将经加载的气流填充到容器中，借助运输工具输送到空气分解装置并随即输入空气分解装置的入口气流中。
在固态或液态燃料的情况下，例如煤炭或油类的情况下，证明适合的是，将燃料经过解吸工艺去除气态成分。为此将燃料加热到至少一部分在燃料中吸附的气态成分解吸的温度。随即使燃料与气流、解吸用气体接触，其中所述气流吸纳了经解吸的气态成分。在此，燃料的加热也可以通过事先就其而言被相应加热的所述气流进行。将所述气流随即直接利用或者将某些成分从该气流中分离。
在气态燃料的情况下，例如天然气或沼气，使用本身已知的方法以便将燃料从不可燃或难燃的成分中分离，例如隔膜法或低温法，其中待分离的成分或燃料从所述气流中浓缩出来。可替代地，气态燃料可以直接或在新鲜空气混合后输入气体分解中。
本发明的有利的改进方案设计为，将在气体分解法中获得的氧气用于燃料的燃烧。经此将进一步提高气态成分的分离和燃烧之间的协同作用。
为此，优选将在气体分解法中获得的气体用于吸纳从燃料中分离的成分。在此，例如可以使用在气体分解时获得的氮气。
本发明的方法的另一个有利的实施方案设计为，将燃料燃烧的废气输入用于吸纳气态成分的特定气流中。所述燃烧过程的废气也。优选在二氧化碳的去除后，至少部分地输入循环中并混入用于吸纳气态成分的气流中或单独使用。在处理固态或液态燃料之一的情况下，废气的热同时用于燃料的加热。尽管出于制备稀有气体目的的废气分解已经由EP 0 469 781 A2中得知，但是通过本发明在燃料燃烧前使用废气来处理燃料可以显著提高稀有气体的产率。
为了进一步提高在处理固态或液态燃料的情况下的协同作用，优选将在气体分解和/或燃烧过程中产生的废热用于气流和/或燃料的加热。
优选将化石类燃料，如煤炭、石油、天然气或沼气用本发明的方法处理。
经济可利用的、从燃料中可分离的气体成分除了包括气体如氧气、氮气或二氧化碳以外特别是包括稀有气体。例如氦气包含在天然气中和氩气包含在沼气中。然而稀有气体的产率在纯空气的常规分解中很低，因此空气分解通常不用于稀有气体(除氩气以外)的获得。通过实现，从燃料中提取这种贵重的成分并以经济可利用的形式制备，而显著提高燃料预处理的经济性。
本发明的任务还通过用于燃料预处理的设备而解决，所述设备具有用于将气态成分从燃料中分离的装置和具有用于将来自燃料的气态成分输入气体分解装置的输入管道的装置。在本发明的设备中还将以吸附、溶解或掺混的形式存在的气态和蒸汽状成分，借助适合的装置，例如解吸装置、汽提塔、分离柱、冷凝器或隔膜装置从燃料中去除。将气态成分或加载气态成分的气体随即、不经稀释或在混合新鲜空气后，经气体分解法处理。通过在此制备的气体或气体混合物的利用获得与燃烧过程的显著协同作用。
优选用于将气态成分从燃料中分离的装置包括解吸装置，其中将固态或液态燃料加热并经此解吸气态成分。解吸装置使具有稀有气体的原料气的提炼成为可能，所述稀有气体在分离装置中随即可以(与纯空气分离相比)大量制备并利用。
本发明的特别有利的实施方案设计了用于产生热和/或电流的装置，其包括发电站，其中燃料与氧气燃烧，其特征在于，所述发电站与用于制备供燃料在发电站中燃烧的氧气的空气分解装置以及与用于在发电站中燃烧的燃料预处理的前述设备之一有效连接。基于变得越来越迫切的降低温室效应气体的释放(特别是二氧化碳)的背景，近期讨论了在用化石类燃料如煤炭或天然气运行的发电站的周边，使用空气分解设施。在此，特别是将在空气分解时获得的氧气直接用于化石类燃料的燃烧，以便燃烧时产生的二氧化碳易于从废气中除去。在空气分解装置中制备的氮气可以例如以前述方式作为用于预处理所使用的燃料的解吸用气体，经此提高燃料的燃烧值。
在此特别适合的是，将用于燃料的预处理装置与气体分解装置连接以便输入气态成分，即用于制备供在发电站中燃烧的氧气的空气分解装置同时用于燃料中气态成分的获得。经此提炼具有稀有气体的原料气且其提高了在空气分解过程中稀有气体的产率。
根据附图旨在详细解释本发明的实施例。在示意图中展示：
图1：装配有本发明设备的第一个实施形式中的燃烧设施和
图2：装配有本发明设备的第二个实施形式中的燃烧设施。
在图1中展示的燃烧设施1包括燃烧装置2，例如发电站的燃烧室，化石类载能体例如煤炭、石油或天然气、或垃圾在所述燃烧室中燃烧。燃料通过燃料供应管道3输送至燃烧装置2。通过氧化剂管道4将氧化剂，在该实施例中是氧气或富氧气体引入燃烧装置2中。在燃烧时产生的废气通过废气管道5输出。为了减少温室效应气体的排放，可以将在燃烧时产生的二氧化碳在分离装置6中从其余废气中分离并清除。
燃烧时使用的氧气在空气分解装置7中制备。在空气分解装置7中，将原料气，其通过原料气管道8输入，以本身已知的方式分解为原料气的成分，其随即通过用于氮气(9)、氧气(4)、氩气(10)、氖气(11)、氦气(12)的相应产物管道4，9，10，11和任选地用于其它在废气中包含的气体如氪气或氙气的管道输出并提供经济利用。
为了改善燃烧过程的效率并提高在燃烧装置2中燃烧的燃料的燃烧值，在燃料供应管道3前串联了解吸装置13。在解吸装置13中将燃料在其输入燃烧装置2中之前加热并加载解吸用气体(在该实施例中是空气)其通过解吸管道14输入。通过加热燃料解吸了至少部分在燃料中包含的稀有气体和其它痕量气体，同样如氧气和水，并被解吸气流一起带走。燃料的加热或者如下进行，即将燃料本身和/或将解吸用气体在其输入燃料中前加热。作为供热的能量可以利用余热，其在空气分解装置7的或燃烧装置2的运行中产生，此外，例如可以利用通过废气管道5输出的废气的热容量。
加载的解吸用气体在原料气管道8中输出，在本身已知的装置15中干燥来用于排除水并随即通过原料气管道8输入空气分解装置7中。由于引入空气分解装置7中的原料气由于解吸过程相比常规空气具有较高的稀有气体含量，在空气分解装置7中可以获得相应较大量的稀有气体。此外，依据燃料，由于解吸过程可以提高氧气含量，经此可以将(相比空气)显著较高含量的原料气作为氧化剂通过氧化剂管道4输入燃烧装置2中。此外也可以使用其它气体代替空气用于解吸，例如在燃烧设施1的周边的其它过程中产生的过程气体。
在图2中，在设施的相同作用部分用如在图1中相同的附图标记标明，展示了前述实施例的变化方案。在图2中展示的燃烧设施20使用氮气作为解吸用气体，其事先于空气分解装置7中获得。为此将空气通过空气管道21在流经用于排除水的装置15后输入空气分解装置7中并在那里分解为空气的成分。将氧气，如在前述的实施例中那样，通过氧气管道4输入燃烧装置2中。在分解中获得的氮气支流从氮气管道9中输出并通过解吸用气体管道23输入解吸装置13。在解吸过程后将加载稀有气体和其它气态物质的氮气输入在管道21中输出的新鲜空气流并与其一起输入空气分解装置7中。在此，与在分解纯空气的情况下相比，在分解后提供较高的稀有气体产率。
本发明另一个未展示的实施方案设计为，将来自燃烧装置2中的废气在分离装置6中去除二氧化碳后完全或部分地混入解吸气中。经此，将在燃烧过程中释放的稀有气体份额同样经气体分解过程处理。此外可以利用废气的热容量来加热燃料。
当然本发明并不局限于所提供的实施例。本发明的方法适合用于经济上有意义地实现稀有气体或其它痕量气体从燃料中分离的所有过程中。
附图标记列表
1.   燃烧设施
2.   燃烧装置
3.   燃料供应管道
4.   氧化剂管道
5.   废气管道
6.    分离装置(用于二氧化碳)
7.    空气分解装置
8.    原料气管道
9.    用于氮气的产物管道
10.   用于氩气的产物管道
11.   用于氖气的产物管道
12.   用于氦气的产物管道
13.   解吸装置
14.   解吸用气体管道
15.   水分离器
16.   -
17.   -
18.   -
19.   -
20.   燃烧设施
21.   空气管道
22.   -
23.   解吸用气体管道

Claims (13)

1.燃料预处理的方法，其中在燃料燃烧前从燃料中分离出不可燃或难燃的气态和蒸汽状成分并随即输入进一步的使用中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，用气态成分加载气流并随即出于制备气态成分的目的，将该气流经用于气体分解的方法处理。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，将固态或液态燃料加热来分离气态成分并使其与所述气流接触，其中经分离的气态成分至少部分地被所述气流吸纳。
4.根据权利要求2或3的方法，其特征在于，在气体分解法中获得的氧气用于燃料的燃烧。
5.根据权利要求2至4之一的方法，其特征在于，将在气体分解方法中获得的气体，例如氮气，输入用于吸纳气态成分的气流中。
6.根据权利要求2至5之一的方法，其特征在于，将来自燃料燃烧的废气输入用于吸纳气态成分的特定气流中。
7.根据权利要求3的方法，其特征在于，在气体分解和/或燃烧过程中产生的废热用于所述气流和/或燃料的加热。
8.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，预处理煤炭、石油、天然气或沼气之一的燃料。
9.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，从气态成分中获得稀有气体。
10.用于燃料预处理的设备，具有用于从燃料中分离气态成分的装置(13)和用于将来自燃料的气态成分输入气体分解装置(7)的入口气流的装置。
11.根据权利要求10的设备，其特征在于，用于分离气态成分的装置包括用于将气态成分从固态燃料中解吸的装置(13)。
12.产生热量和/或电流的装置，包括燃料与氧气在其中燃烧的发电站，其特征在于，发电站与用于制备供燃料在发电站中燃烧的氧气的气体分解装置(7)以及与根据权利要求10或11之一的用于预处理在发电站中燃烧的燃料的设备有效连接。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，将用于燃料预处理的设备与气体分解装置(7)有效连接以便输入气态成分。
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