CN101636559A - 用于在燃气和蒸汽轮机(GuD)发电站中产生电能的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在燃气和蒸汽轮机(GuD)发电站中利用由碳载体和含氧气体生成的气化煤气产生电能的方法,其中碳载体在熔化气化区中利用氧气或者具有至少95%的体积百分比、优选至少99%的体积百分比的氧气份额的高含氧量的气体来气化,这样生成的气化煤气被引导通过包含脱硫剂的脱硫区,其中消耗的脱硫剂被送到熔化气化区,并在形成流态炉渣后被导出,脱硫过的气化煤气,优选在净化和冷却后,在燃烧室中与纯氧气一起燃烧,并且由此产生的燃烧气体H2O和CO2被引入燃气轮机用于产生能量,燃烧气体经过燃气轮机后在蒸汽锅炉中分离成水蒸汽和二氧化碳,水蒸汽接着被引入蒸汽轮机,并且二氧化碳至少部分地回输到燃烧室用于温度调整。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在燃气和蒸汽轮机(GuD)发电站中利用由碳载体和含氧气体生成的气化煤气产生电能的方法以及一种用于实施该方法的设备。
背景技术
大约在20世纪中叶建造了第具有燃气轮机和紧接着的在蒸汽轮机中的废热利用的发电站。它们在技术上被称为GuD(Gas-undDampfturbinen(燃气和蒸汽轮机))发电站或者也称为CC(CombinedCycle(联合循环))发电站。这种发电站应用能够在燃气轮机中以令人满意的效率转换成机械能的完全的天然气作为能量载体。由于天然气的高的纯度,运行也没有大的腐蚀问题,即使在高的涡轮机叶片温度的情况下也可以。燃气轮机的热的废气在紧接着的蒸汽锅炉中被应用用于产生高压的蒸汽以在紧接着的蒸汽轮机中使用。通过这种结合可以实现目前最高的热发电站的电效率。
其它燃料,特别是固体燃料,如煤炭,不能用于这种技术。下面说明的IGCC技术(Integrated Gasification Combined Cycle(整体煤气化联合循环))要解决这一问题。对于这项技术,使用煤气化设备用于产生对燃气轮机必需的可燃气体。通过煤炭的气化可以产生能满足燃气轮机要求的洁净的煤气。
但是,在气化时产生的粗煤气的预处理对于传统的气化器是非常昂贵的。必须洗掉灰尘形的杂质。此外,根据气化方法必须除去所有可凝结的有机的碳氢化合物。在气化时作为H2S和COS产生的硫的免除也是较大的关注。不过通过气体净化级可以实现对燃气轮机可以接受的纯度。
作为废料,硫、煤灰以及有机和无机的有害物必须被滤出并且输送到安全的储存或者使之无害。由此产生了高的处理费用。在为了吸存而分离二氧化碳时,由于在废气中相对小的二氧化碳浓度,昂贵的并且不是非常有效的设备是必需的。因此通过所谓的转移反应将一氧化碳转化成二氧化碳,这决定了附加的设备部分。
西门子方案的IGCC工艺过程的方法说明
空气分离:纯氧对于气化是必要的。为此空气被燃气轮机的压缩机或者利用单独的压缩机压缩至10-20bar并且液化。氧气的分离通过在约-200℃的温度下的蒸馏进行。
气化:在这种情况下产生一种粗煤气,它主要由一氧化碳(CO)和氢(H2)组成。CO与水蒸汽转化成CO2和另外的氢气。为了固体燃料例如煤或石油焦炭的气化,有三种方法原理,其中气流气化对于IGCC占统治地位:煤粉在压力下随着输送气体如氮气输送到燃烧器,并且在气化器中利用氧气和水蒸汽转换成合成气。
粗煤气冷却:合成气在进一步处理之前必须冷却。在这种情况下产生蒸汽,它有助于在GuD设备的蒸汽轮机中产生气流。
净化:在煤气冷却后过滤器首先将灰粒挡住,接着在需要时也可以提取二氧化碳。其它有害物,如硫或重金属,同样通过化学和物理方法结合。这同时带来了对燃气轮机的工作必要的燃料纯度。
燃烧:富含氢气的煤气在燃气轮机的燃烧室前面与由空气分离来的氮气或者与水蒸气混合。这降低了燃烧温度,并在很大程度上压制氮氧化物的形成。然后由与空气的燃烧产生的废气流到燃气轮机的叶片上。它主要由氮气、CO2和水蒸气组成。通过与氮气或者水的混合,煤气的单位能量含量降低到约5000kJ/kg。相反天然气具有十倍的能量含量。因此在同样的输出功率的情况下,对于IGCC发电站,通过燃气轮机的燃烧室的燃料质量流量必须大约高十倍。
废气冷却:在废气在燃气轮机中降压后以及接着在蒸汽发生器中的废热利用后,废气被排放到大气中。由粗煤气和废气冷却产生的蒸汽流被结合并且一起输送给蒸汽轮机。在蒸汽轮机中降压后,蒸汽通过冷凝器和供水箱回到水或者说蒸汽循环中。燃气和蒸汽轮机与发电机连接,在发电机中进行到电能的转换。
由于在燃气轮机的燃烧室中高的燃烧温度,通过与氮气的反应在废气中产生了高的NOx负荷,它们必需通过二次的措施,如SCR方法消除。
对于利用煤气工作的GuD发电站的另一个限制还由目前市场上存在的气化方法的受限制的气化功率产生。
介绍三个在市场上的方法变型方案:
-用于块煤的固定床方法
-用于细粒煤的流化床方法,以及
-用于煤粉的飞尘方法。
所有这些方法都发展了大量的方法变型方案,它们例如在压力下工作或者具有流态炉渣排出。其中一些在下面说明。
块煤气化:LURGI
这种气化器类型具有几十年的传统并且在全世界应用在煤的气化中。除了硬煤,也可以在改变的工作条件下使用褐煤。这种方法的缺点是一系列副产品的产生,如煤焦油,泥浆及无机化合物,如氨。由此使昂贵的煤气净化和处理是必要的。这些副产品也必须利用或清除。优点是利用这种设备的长期的经验,它已经建成了超过70年。不过由于固定床方法只能使用块煤。作为气化介质使用由氧和/或空气和水蒸气组成的混合物。水蒸气对于气化温度的调节是必要的,以不超过灰的熔点,因为这个工艺过程利用固体煤灰排出工作。由此不利地影响气化的效率。
通过对流方法,煤的温度曲线从环境温度达到在交付时略高于灰栅的气化温度。这决定了,热解煤气和焦油随着粗煤气离开气化器并且必需在紧接着的煤气净化中清除。在这种情况下产生和焦化厂中类似的副产品。
这种气化器最大的得以实现约24吨煤(daf=dry and ash free(干燥且无灰))/小时,并产生约2250m3 n的粗煤气/吨煤(daf)。作为副产品产生40-60kg的焦油/吨煤(daf)。氧气要求约是0.14m3 n/m3 n煤气。工作压力约为3Mpa。煤在气化器中的停留时间约为1-2个小时。最大的气化器具有3.8米的内径。迄今已有超过160个单位投入使用。
使用硬煤时的煤气成分(南非)
CO2 32.0%
CO 15.8%
H2 39.8%
CH4 11.8%
CnHm 0.8%
用于精细煤的流化床气化器
目前可以提供不同的结构类型,其中高温Winkler气化器被认为是目前最先进的变型方案,因为它提供了约为1.0Mpa的压力并且比其它的流化床气化器在更高的温度下工作。在褐煤的基础上目前有两个单位在运行。灰排出是干燥的。但是为了能够覆盖IGCC设备的煤气需求,1吨煤/小时的功率过小。传统的Winkler气化器提供约0.1Mpa的太小的压力。这种气化器的功率约为20吨煤/小时。
用于煤和石油残渣的具有流态炉渣出口的气化器
对于还原煤气的生产也可以应用细颗粒碳载体。这种方法的共同的特点是尽可能流态的炉渣。下面的方法今天已经应用:
Koppers-Totzek方法
应用了细粒煤和氧气。为了控制温度添加了水蒸汽。炉渣在水池中成为颗粒。高的气体温度被应用于获取水蒸汽。该压力对于IGCC发电站太低了。
Prenflo方法
应用了细粒煤和氧气。在此涉及Koppers-Totzek方法的进一步开发,它在2.5Mpa的压力下工作并且适合于IGCC发电站。不过迄今还没有商业化的大型设备。
Shell方法
应用了细粒煤和氧气。这种方法也还不能商业化提供大型单元。由于它的2.5Mpa的工作压力而适合于IGCC发电站。
Texaco方法
这种方法已经在多个单元中运行多年。然而具有约6-8吨煤(daf)/小时的转换功率对于具有较大功率的IGCC发电站还是太小。必须多个设备平行工作,这意味着高的投资成本。由此负面影响了经济性。其工作压力约为8Mpa。
OxyFuel燃烧
在这种方法下,不追求气化而是追求燃烧。在OxyFuel方法下,氮气通过空气分解从燃烧空气中除去。因为利用纯氧的燃烧会导致过高的燃烧温度,部分废气被返回并由此代替空气氮气。在水蒸气冷凝以及杂质如SOx,NOx和灰尘分离之后,要排出的废气基本上只还由CO2组成。
用于提供氧气的空气液化虽然已经在大的技术规范中应用直到约5000吨O2/天,这对应300MWe的燃煤发电站。不过这种设备的大的问题在于约250-270kWh/吨O2的能量成本,它随着增加的纯度要求还会上升。而且对于由煤灰构成的炉渣也没有可靠的利用途径。
熔化还原方法
在用于由炭和矿石,主要是铁矿石生产生铁的熔化还原方法中,产生了具有不同纯度和热值的输出煤气,它可以输送给热力学的利用。特别是在和方法中,输出煤气是一种对于在燃气轮机中的燃烧理想的质量。不仅硫,而且有机和无机的有害物都在冶金工艺过程的内部被从煤气中除去。这种工艺过程的输出煤气可以不受限制地应用于GuD发电站。
在设备和按照CC系统的能量高效的发电设备之间结合的想法不是新的。在1986年已经申请并授予了这种最高效率的能量转换的方式的专利(EP 0 269 609 B1)。另一个专利(AT 392 079 B)描述了一种类似类型的方法,其中通过细和粗的馏出物的分离可以避免煤的粉碎。
因为为了IGCC发电站的有利的工作,纯的氧气对于碳载体的气化是必要的,可以借助于在气化设备产生的可燃气体获得集成的氧气生产。这在德国专利文献DE 39 08 505 C2中描述。
在专利文献EP 90 890 037.6描述了一种“Verfahren zurErzeugungvon brennbaren Gasen in einem Einschmelzvergaser(用于在熔化气化器中生产可燃气体的方法)”。
所有这些列举的方法的缺点是,在气化煤气在燃气轮机中燃烧时使用了空气。由此一方面产生了不利的大的废气量,它由于在直到废热锅炉的利用链中受限制的终点温度决定了通过废气的高的热函的热量损失,另一方面由此减小了CC发电站的高的效率。废气具有直到超过70%的高的氮气含量,这使得二氧化碳吸存明显困难并且因此需要大的并由此昂贵的分离装置。
对于OxyFuel方法,虽然CO2也直接返回到工艺过程中,不过必须首先进行有害物的气体净化,这是非常昂贵的。有害物必须被滤出并由此是环境负担。迄今还没有可运行的设备。并且炉渣利用的问题也没有解决。
发明内容
本发明的目的是为了避免和克服上述的在现有技术中出现的问题和缺点,并且提出该任务,即提供一种用于在燃气和蒸汽轮机(GuD)发电站中产生电能的方法,它可以以尽可能小的有害物产生和废气中提高的二氧化碳含量(目的是更经济的吸存)实现能量获取。特别是可以将所有由煤产生的无机的有害物以及也包括有机化合物在工艺过程期间变成无害的,并且同时将不可分解的有害物,如硫或者燃料的灰的有害成分,结合在可再利用的生成物中。
该任务根据开始所述类型的方法根据本发明由此解决,即
·碳载体在熔化气化区中利用氧气或者具有至少95%的体积百分比,优选至少99%的体积百分比的氧气份额的高含氧量的气体来气化,
·这样生成的气化煤气被引导通过包含脱硫剂的脱硫区,其中消耗的脱硫剂被送到熔化气化区并在形成流态炉渣后导出,
·脱硫过的气化器煤气,优选在净化和冷却后,在燃烧室中与纯的氧气一起燃烧并且由此产生的燃烧气体,H2O和CO2,被引入燃气轮机用于产生能量,
·燃烧气体经过燃气轮机后在蒸汽锅炉中分离成水蒸汽和二氧化碳,
·水蒸汽接着被引入蒸汽轮机,并且
·二氧化碳至少部分地回输到燃烧室用于温度调整。
根据一种优选的实施方式,在脱硫区附加地使用铁和/或铁矿石作为助剂,它与消耗的脱硫剂一起被送到熔化气化区,在那里熔化并且导出。
优选在这种情况下从熔化气化区导出的铁回输脱硫区中。
本发明另一种优选的实施方式的特点是,在脱硫区中附加地使用铁矿石,铁矿石在脱硫区中预热并且预还原,与消耗的脱硫剂一起送到熔化气化区,在那里完全还原、熔化并且作为生铁导出。
在这种情况下特别优选气化器煤气的脱硫以及铁矿石的预热和预还原在两个或者多个串接的流化床区中进行,其中铁矿石从流化床区到流化床区引导,并且气化器煤气朝铁矿石的反向流过流化床区。
在熔化气化区中优选设定>800℃的温度,优选>850℃。
有利地对所有在工艺过程中的冲洗使用CO2,或者由CO、H2、CO2和水蒸气组成的混合物。
优选在熔化气化区中形成的流态炉渣应用在水泥生产中。
根据本发明的用于实施上述方法的设备,它包括用于碳载体的气化器,该气化器具有用于碳载体的进料装置、用于含氧气体的输入管路、用于流态炉渣的输出管路以及用于产生的气化器煤气的输出管路;所述设备还包括脱硫装置,该脱硫装置具有用于脱硫剂的进料装置、用于气化器煤气的进料装置和用于净化过的气化器煤气的输出管路;并且所述设备还包括组合的燃气和蒸汽轮机发电站设备,该组合的燃气和蒸汽轮机发电站设备具有燃气轮机设备的燃烧室,用于净化过的气化器煤气的管路和用于含氧气体的进料装置通到该燃烧室中,并且该组合的燃气和蒸汽轮机发电站设备具有蒸汽轮机设备的蒸汽锅炉,从燃气轮机出来的燃烧气体的管路通到该蒸汽锅炉中,并且该蒸汽锅炉具有用于废气的输出管路,其特征在于
·气化器构造成具有煤床和/或炭床的熔化气化器,并且设有用于流态炉渣的排出口,
·用于含氧气体的输入管路是用于氧气或者用于具有至少95%的体积百分比、优选至少99%的体积百分比的氧气份额的高含氧量的气体的输入管路,
·在熔化气化器中生成的气化器煤气的输出管路通到脱硫装置中
·脱硫装置构造成至少一个具有移动床或流化床的反应器,该反应器与熔化气化器通过管路连接以输入消耗的脱硫剂,
·用于含氧气体的进料装置是用于纯氧的进料装置,以及
·从用于废气的输出管路中分支出设有调节装置的支路管路,该支路管路通到燃烧室中。
根据一种优选的实施方式,所述至少一个脱硫反应器具有用于铁和/或铁矿石的进料装置,并且在熔化气化器中附加设有用于生铁的排出口。
优选用于生铁的排出口在这种情况下通过管路与用于铁和/或铁矿石的进料装置连接。
该设备的另一种优选的实施方式的特征是,脱硫装置构造成流化床反应器级联,其中用于矿粉的进料装置通到在级联中沿材料输送的方向布置在最前面的流化床反应器中,在流化床反应器之间不仅设有用于气化煤气的管路连接,而且设有用于矿粉和脱硫剂的管路连接,并且用于在熔化气化器中产生的气化器煤气的输出管路通到布置在最后面的流化床反应器中,该流化床反应器为了消耗的脱硫剂的进料以及矿粉的预热和预还原,通过管路与熔化气化器连接;并且在熔化气化器中设有用于生铁的排出口。
含碳燃料或者煤的气化利用纯氧或者高含氧量的气体进行,由此只产生一氧化碳、氢气和少量的二氧化碳和水蒸汽作为气化煤气,并且没有或者只有极少量的氮气达到这个工艺过程中。通过在熔化气化器的煤气空间中的温度>800℃调整,可以在煤气的几秒钟的停留时间后有效减小煤气的有机负荷。
为了实现原料从大气压力到设备的高压空间中的装料,必须利用所谓的压力阀门(联锁(interlockings))给中间容器交替地加压和降压,以能够进行材料运输。通常应用氮气作为这些加压过程的惰性气体。但是根据本发明首先应用CO2,或者由CO、H2、CO2和水蒸气组成的混合物作为用于工艺过程中所有冲洗的惰性气体,以避免氮气或者其它难以分离的气体的进入。
应用变型的熔化气化器作为气化器,它利用固定床或者部分流化的煤床/炭床工作,此时只产生由煤灰组成的流态炉渣。
根据本发明,为了煤气脱硫设有被气化器煤气流过的脱硫室或者移动床反应器,由它将脱硫剂例如石灰按照需要装入熔化气化器中,以产生可以应用于水泥工业的炉渣。由此可以避免废物。该炉渣还吸收从使用材料的灰中产生的其它有害物。它们可靠地结合在水泥中并且由此不再是环境危险的。
根据本发明的一种实施方式,在脱硫区中除了脱硫剂还装入铁粒或铁矿石,它们同样结合气化器煤气中的含硫化合物,并且通过在气化器中的装料转换成水泥炉渣和液态铁。排出的铁可以重新输送回脱硫器并且由此在循环中不导致明显的铁消耗。处于熔化气化器的炉灶中的液态铁此外有利地简化了炉渣的排出,特别是在运行停止后,如果炉渣已经凝固并且不能再利用传统的手段熔化。处于炉灶中的铁可以借助于通过排出口的氧气熔化,并且与凝固的炉渣构成由氧化铁和炉渣组成的可流动的混合物。这样“冻结”的熔化气化器可以重新进行运行。
不过也可以将铁粒或铁矿石以及添加剂如石灰装入脱硫区中。排出的生铁可以以传统的方式例如继续加工成钢。
代替移动床反应器,为进行脱硫,也可以应用流化床反应器,或者为了装填材料的停留时间的均衡,应用流化床级联。由此可以应用具有粒度<10mm的细粒度填料。
在这种情况下,也如在高炉中,不过也可以在直接还原装置中产生过量气体,它还具有巨大的能量含量(输出煤气)。
这种输出煤气的气体组成的例子:
这种气体可以如气化煤气一样在燃气轮机中燃烧。为此,为了不进入或者只进入非常少的氮气,在熔化气化器中应用纯氧或者具有至少95%的体积百分比的O2,优选至少99%的体积百分比的O2的高含氧量的气体。
为了将高的燃烧温度降低到对涡轮机最优的范围,应用根据本发明返回的纯二氧化碳作为慢化剂。在燃气轮机中,为了温度调整在燃烧室中应用了CO2,它相对氮气具有明显较高的比热容并且由此产生较小的气体体积。这导致较小的并由此价格便宜的设备。该CO2可以通过废气的一部分的返回提供。由于N2在燃烧气体混合物中的缺失(通过纯氧或者具有至少99%的体积百分比的O2的气体的应用决定)也可以不生成有害的NOx。
通过根据本发明实现的在从燃气轮机中出来的废气中的CO2的非常高的含量,由于相对含氮废气提高的辐射,可以获得紧接着的蒸汽锅炉中的更好的能量利用。由此可以实现锅炉装置的特别高的功率。
另一个优点是,由于较小的气体体积,紧接着的废热锅炉、气体管路和气体处理装置也可以构造得比较小并成本经济。
在蒸汽锅炉的废气中包含的CO2的浓缩不是必要的(它在目前应用的方法中是必要的),因为在废气中不包含负荷气体并且包含的水蒸气不存在问题。
包含在废气中的水蒸气的分离通过冷凝按照不同的已知方法,如喷射冷却或者间接的热交换,可以简单并成本经济地进行。
这样获得的CO2可以通过返回到燃气轮机一方面没有明显费用地应用作为温度慢化剂,并且另一方面以已知的方式输送用于吸存。
通过根据本发明的方法此外不必需昂贵的H2S/COS去除。对此的设备也不必安装。转移反应以及由此昂贵且能量费用高的设备同样也是不必需的。
具体实施方式
图1示出了本发明的一种具体的实施方式。
矿石2和添加剂3,如石灰通过装料装置被装入移动床反应器1中。这样形成的炉料20在逆流中利用来自旋风除尘器6的除尘气体预热,部分焙烧并部分还原。然后这些(部分)还原的炉料21借助于排出装置通过熔化气化器4的自由空间13输送到到炭床12上。这个炭床12通过来自煤仓18、19的碳载体7的高温热解形成,通过热的气化煤气形成喷入氧气40的喷嘴。在这热的炭床12上,(部分)还原的炉料21完全还原并且焙烧并且接着熔化成生铁14和炉渣15。在炭床12中的温度情况可以在在图1中示出的框图中示例得知。
生铁14和炉渣15通过排出口16间歇地排出。根据另一种实施方式,炉渣15与生铁14分开通过自己的排出口17(虚线示出)排出。排出的生铁然后可以重新返回到移动床反应器1(连接16a,虚线示出)中重新使用作为脱硫剂。
粗煤气(气化器煤气)5在自由空间13的上端离开熔化气化器4并且在旋风除尘器6中清除热的粉尘8,粉尘8随着通过调节阀41输送的氧气40返回熔化气化器4的自由空间13中并且在那里气化和熔化。在这种情况下产生的熔体被炭床12接收并且向下输送到炉渣和生铁池14、15。已除尘的煤气5以例如800℃的温度进入移动床反应器1并且然后完成刚才说明的还原并且在这种情况下氧化和冷却到热力学规定的程度。粗输出煤气22在移动床反应器1的上端离开移动床反应器1。因为它仍含有灰尘,它被在紧接着的灰尘分离器23中净化并且在冷却器39中冷却。这可以这样构造,即这种气体的大部分热焓可以回收。
已净化和冷却的煤气在压缩机24中达到对于在燃气轮机30的燃烧室25中的燃烧必需的压力,并且与氧气40和在压缩机级27中压缩的废气28(基本上是二氧化碳)一起在燃烧室25中燃烧。然后燃烧气体流过燃气轮机30,其中在这种情况下产生的机械能被输送给连接的发电机29。
从燃气轮机30出来的还是热的废气现在被输送给紧接着的蒸汽锅炉31。在该蒸汽锅炉中产生热蒸汽,它在紧接着的蒸汽轮机32中应用以产生机械能,该机械能被传递给发电机33。做完功的蒸汽在冷凝器34中冷凝并且被输送到中间存储器36。通过凝结水泵37将冷凝水重新输送到蒸汽锅炉31。
从蒸汽锅炉31排出的废气28由纯的二氧化碳和部分水蒸气组成。它们现在可以通过调节装置26和压缩机27引入燃烧室25中用于温度调整。剩余部分在水蒸气含量冷凝后被输送用于吸存,或者不经处理直接导入大气中。
在使用矿粉的情况下,安装流化床反应器或者由至少两个流化床反应器组成的级联来代替移动床反应器1。
Claims (12)
1.用于在燃气和蒸汽轮机(GuD)发电站中利用由碳载体和含氧气体生成的气化煤气产生电能的方法,其特征在于,
·碳载体在熔化气化区中利用氧气或者具有至少95%的体积百分比、优选至少99%的体积百分比的氧气份额的高含氧量的气体来气化,
·这样生成的气化煤气被引导通过包含脱硫剂的脱硫区,其中消耗的脱硫剂被送到熔化气化区,并在形成流态炉渣后被导出,
·脱硫过的气化煤气,优选在净化和冷却后,在燃烧室中与纯氧气一起燃烧,并且由此产生的燃烧气体H2O和CO2被引入燃气轮机用于产生能量,
·燃烧气体经过燃气轮机后在蒸汽锅炉中分离成水蒸汽和二氧化碳,
·水蒸汽接着被引入蒸汽轮机,并且
·二氧化碳至少部分地回输到燃烧室用于温度调整。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述脱硫区中附加地使用铁和/或铁矿石作为助剂,其与消耗的脱硫剂一起被送到熔化气化区,在那里熔化并且导出。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,从所述熔化气化区导出的铁回输脱硫区中。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述脱硫区中附加地使用铁矿石,铁矿石在脱硫区中预热并且预还原,与消耗的脱硫剂一起送到熔化气化区,在那里完全还原、熔化并且作为生铁导出。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述气化器煤气的脱硫以及铁矿石的预热和预还原在两个或者多个串接的流化床区中进行,其中铁矿石从流化床区到流化床区引导,并且气化器煤气朝铁矿石的反向流过流化床区。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法,其特征在于,在所述熔化气化区中优选设定大于800℃的温度,优选大于850℃。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法,其特征在于,对所有在工艺过程中的冲洗使用CO2,或者由CO、H2、CO2和水蒸气组成的混合物。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法,其特征在于,所述在熔化气化区中形成的流态炉渣应用在水泥生产中。
9.用于实施根据权利要求1所述方法的设备,该设备包括用于碳载体(7)的气化器,该气化器具有用于碳载体(7)的进料装置、用于含氧气体的输入管路、用于流态炉渣(15)的输出管路以及用于产生的气化器煤气(5)的输出管路;所述设备还包括脱硫装置(1),该脱硫装置具有用于脱硫剂(3)的进料装置、用于气化器煤气(5)的进料装置和用于净化过的气化器煤气(22)的输出管路;并且所述设备还包括组合的燃气和蒸汽轮机发电站设备,该组合的燃气和蒸汽轮机发电站设备具有燃气轮机设备的燃烧室(25),用于净化过的气化器煤气(22)的管路和用于含氧气体(40)的进料装置通到该燃烧室中,并且该组合的燃气和蒸汽轮机发电站设备还具有蒸汽轮机设备的蒸汽锅炉(31),从燃气轮机(30)出来的用于燃烧气体的管路通到该蒸汽锅炉中,并且该蒸汽锅炉具有用于废气(28)的输出管路,其特征在于,
·所述气化器构造成具有煤床和/或炭床(12)的熔化气化器(4)并且设有用于流态炉渣(15)的排出口(16,17),
·所述用于含氧气体的输入管路是用于氧气(40)或者用于具有至少95%的体积百分比、优选至少99%的体积百分比的氧气份额的高含氧量的气体的输入管路,
·所述用于在熔化气化器(4)中产生的气化器煤气(5)的输出管路通到脱硫装置中
·所述脱硫装置构造成至少一个具有移动床或流化床的反应器(1),该反应器与熔化气化器(4)通过管路连接,以输入消耗的脱硫剂(21),
·所述用于含氧气体的进料装置是用于纯氧(40)的进料装置,以及
·从用于废气(28)的输出管路中分支出设有调节装置(26)的支路管路,该支路管路通到燃烧室(25)中。
10.根据权利要求9所述的设备,其特征在于,所述至少一个脱硫反应器(1)具有用于铁和/或铁矿石(2)的进料装置,并且在熔化气化器(4)中附加设有用于生铁(14)的排出口(16)。
11.根据权利要求10所述的设备,其特征在于,所述用于生铁(14)的排出口(16)通过管路与用于铁和/或铁矿石(2)的进料装置连接。
12.根据权利要求9所述的设备,其特征在于,所述脱硫装置构造成流化床反应器级联,其中用于矿粉的进料装置通到在级联中沿材料输送的方向布置在最前面的流化床反应器中,在流化床反应器之间不仅设有用于气化煤气的管路连接,而且设有用于矿粉和脱硫剂的管路连接,并且用于在熔化气化器中产生的气化器煤气的输出管路通到布置在最后面的流化床反应器中,该流化床反应器为了消耗的脱硫剂的进料以及矿粉的预热和预还原通过管路与熔化气化器连接;并且在熔化气化器中设有用于生铁的排出口。
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