CZ280608B6 - Způsob a zařízení pro výrobu čisté energie - Google Patents

Způsob a zařízení pro výrobu čisté energie Download PDF

Info

Publication number
CZ280608B6
CZ280608B6 CS931889A CS188993A CZ280608B6 CZ 280608 B6 CZ280608 B6 CZ 280608B6 CS 931889 A CS931889 A CS 931889A CS 188993 A CS188993 A CS 188993A CZ 280608 B6 CZ280608 B6 CZ 280608B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gas
gas stream
stream
steam
heat
Prior art date
Application number
CS931889A
Other languages
English (en)
Inventor
John Griffiths
Original Assignee
Jacobs Engineering Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jacobs Engineering Limited filed Critical Jacobs Engineering Limited
Publication of CZ188993A3 publication Critical patent/CZ188993A3/cs
Publication of CZ280608B6 publication Critical patent/CZ280608B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • F01K23/068—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification in combination with an oxygen producing plant, e.g. an air separation plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

U způsobu zařízení s integrovaným kombinovaným zplyňovacím cyklem (IGCC) je možno dosáhnout celkového zlepšení termodynamické účinnosti zvýšením poměru energie vyráběné plynovou turninou (24) k energii vyráběné parní turbinou (25). Tohoto výsledku se dosahuje umístěním exotermního katalytického reaktoru (5) ve směru proudu plynu za zplyňovač (1) pro předehřívání topného plynu plynové turbiny (24), ke kterému je přidáván nespalitelný plyn.ŕ

Description

Způsob výroby energie
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby čisté energie integrovaným kombinovaným zplyňovacim cyklem (IGCC). Zejména se vynález týká takového integrovaného kombinovaného zplyňovaciho cyklu, kterým se zlepšuje celková termodynamická účinnost zvýšením poměru energie, vyráběné plynovými turbínami, k energii, vyrobené parními turbínami. Toho je dosaženo umístěním exotermního katalytického reaktoru ve směru proudu plynu za zplyňovací stupeň pro předehřívání palivového plynu plynové turbiny, ke kterému je přidáván navíc nespalitelný plyn, a expandováním ochlazeného proudu plynu.
Dosavadní stav techniky
Zařízení s kombinovaným integrovaným zplyňovacim cyklem (IGCC) vyrábějí elektrickou energii nejméně jednou plynovou turbínou a nejméně jednou parní turbínou, přičemž pára pro tuto nejméně jednu parní turbínu je vyráběna z tepla, získávaného z výfukových plynů plynové turbíny nebo plynových turbín, a popřípadě z odpadního tepla, získávaného ze zplyňovací operace. Další energie může být popřípadě vyráběna v expandéru topného plynu, umístěného mezi zplyňovací operací a plynovou turbínu.
Termodynamická účinnost plynových turbín je obecně vyšší než účinnost parních turbín, ať již jsou to turbíny protitlakového nebo kondenzačního typu. Čím je v zařízení s kombinovaným integrovaným zplyňovacim cyklem (IGCC) větší podíl energie, vyrobené nejméně jednou plynovou turbínou, k podílu energie, vyrobené nejméně jednou parní turbínou, tím je vyšší celková termodynamická účinnost procesu s kombinovaným integrovaným zplyňovacim cyklem (IGCC).
Jestliže je energie, vyrobená nejméně jednou plynovou turbínou, rovna Pg a energie, vyrobená nejméně jednou parní turbínou Ps, pak čím je větší hodnota Pg/Ps, tím je vyšší účinnost procesu s kombinovaným integrovaným zplyňovacim cyklem (IGCC) pro celkové množství energie Pg + Ps.
Dvěma hlavními zdroji tepla, kterými může být vyráběna pára, je odpadní teplo ze zplyňovaciho procesu a teplo, získané z výfukových plynů plynové turbíny. Čím je vyšší účinnost zplyňovaciho procesu, to znamená čím je menší množství energie přeměněné na teplo, aby se mohla provést zplyňovací operace, tím je menší množství tepla, které je odebíráno ze zplyňovaciho procesu pro výrobu páry. Čím je vyšší účinnost plynové turbíny, to znamená čím je vyšší poměr energie v konvergovaném spalovacím plynu k účinnému výkonu na výstupním hřídeli, tím je menší množství tepla, které je k dispozici ve výfukových plynech pro výrobu páry.
Pro zvýšení termodynamické účinnosti integrovaného zplyňovacího kombinovaného cyklu (IGCC) je žádoucí, aby účinnost zplyňovacího procesu a plynové turbíny byly pokud možno co nejvyšší. Kromě toho při vyšší účinnosti zplyňování a plynové turbíny se stává zvýšení celkové energie IGCC, vyrobené v plynové turbíně,
-1CZ 280608 B6 mnohem výrazněji pro zvyšování celkové termodynamické účinnosti integrovaného zplyňovacího kombinovaného cyklu (IGCC).
Řešení podle vynálezu zvyšuje účinnost integrovaného zplyňovacího kombinovaného cyklu (IGCC) zvýšením množství využitelného tepla, unášeného v plynu do plynové turbíny a tím zvýšení poměru IGCC energie, vyráběné plynovou turbínou.
Pro odborníky pracující v oboru paliv pro plynové turbíny, zejména obohacených o nespalitelný plyn, který je nosičem tepelné energie, je známo, že přivedením odpadního tepla do plynové turbíny se dosáhne zvýšení účinnosti této plynové turbíny. Nespalitelným nosičem tepla může být plyn, například dusík nebo oxid uhličitý, popřípadě vodní pára, ať již odpařená do spalovacího plynu v saturačním zařízení, nebo přímo injektovaná. Přídavný nespalitelný plyn umožňuje, aby směs hořlavého spalovacího plynu a nespalitelného plynu obsahovala větší množství využitelného tepla při dané teplotě a tím aby bylo přivedeno větší množství tepla do plynové turbíny pro zvýšení její účinnosti. Nespalitelný plyn poskytuje další příznivé účinky, například snižuje teplotu plamene a tím i tvorbu Ν0χ a omezuje množství chladicího vzduchu, potřebného pro expandér plynové turbíny.
Přidávání dusíku pro zvýšení termodynamické účinnosti integrovaného zplyňovacího kombinovaného cyklu (IGCC) bylo popsáno v přednášce s názvem Air separation integration for IGCC Plants vydané Union Carbide, Generál Electric a Texaco na lOth EPRI Gasification Conference v říjnu 1991.
EP-A-0 034 781 popisuje využití záměrného snížení tlaku spalovacího plynu pro podporu přidávání nespalitelné vodní páry do spalovacího plynu v saturátoru.
V tomto známém procesu se však využívá převážně odpadního tepla ze zplyňovače pro předehřívání směsi paliva a proudu nespalitelného plynu před přivedením do plynové turbíny.
US-A 4 202 167 a EP-A-0 259 114 popisují postup s integrovaným zplyňovacím kombinovaným cyklem (IGCC) toho typu, kterého se týká také řešení podle vynálezu, avšak nepopisují nebo nenavrhují stupně výrobního procesu, obsahující snižování tlaku proudu konvergovaného plynu vedením tohoto proudu plynu speciálním zařízením pro snižování tlaku. V EP-A-0 259 114 se snižování tlaku neuskutečňuje mezi chladicím zařízením a resaturátorem, ale je pouze výsledkem běžného postupného poklesu tlaku v zařízení.
Podstata vynálezu
Nedostatky těchto dosud známých řešení jsou odstraněny způsobem výroby energie z uhlovodíkového paliva pomocí procesu s integrovaným kombinovaným zplyňovacím cyklem (IGCC) podle vynálezu, při kterém se palivo částečně oxiduje kyslíkem nebo plynem, obsahujícím kyslík, a získá se proud plynu, obsahující oxid uhelnatý s tlakem vyšším než je atmosférický tlak. Po oxidační operaci se tento proud plynu přímo a prudce ochladí vodou a zvýší se tak obsah páry v proudu plynu a potom se tento proud plynu podrobí konverzi oxidu uhličitého vodní párou. Pára se přitom konver-2CZ 280608 B6 guje na vodík a alespoň část oxidu uhelnatého konverguje na oxid uhličitý s následným uvolněním tepla, přičemž alespoň část tepla, uvolněného při konverzi, se použije pro opětné zahřívání proudu konvergovaného plynu po jeho předchozím ochlazeni, po provedení odsiřovací operace pro snížení obsahu síry a po přidání proudu nespalitelného plynu k proudu konvergovaného plynu, načež se v podstatě úplně spálí alespoň hlavní část znovu ohřáté směsi nespalitelného plynu a proudu konvergovaného plynu se sníženým obsahem síry s přídavným kyslíkem nebo s plynem, obsahujícím kyslík, pro výrobu energie. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se sníží tlak v proudu ochlazeného konvergovaného plynu před nebo po přidání proudu nespalitelného plynu průchodem tohoto proudu redukčním zařízením pro redukci měrného tlaku.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se proud nespalitelného plynu přidává do proudu konverzního plynu se sníženým obsahem sloučenin síry a se sníženým tlakem.
Řešení podle vynálezu zajišťuje zvýšení termodynamické účinnosti integrovaného zplyňovacího kombinovaného cyklu (IGCC) předehříváním směsi spalovacího plynu a nespalitelného plynu, přiváděné do plynové turbíny, využitím katalytického konverzního tepla z reaktoru, umístěného ve směru proudu plynu za zplyňovacím stupněm. Vynález využívá také sprchovací zplyňovač, následovaný předehříváním konverzního plynu a napájecího plynu plynové turbíny pro zvýšení podílu energie, vyrobené plynovou turbínou.
Je známo použití parního kotle pro výrobu páry suchým plynem k rekuperaci odpadního tepla ze zplyňovače. Odpadní teplo je potom využíváno spíše v parní turbíně, než v plynové turbíně. Řešení podle vynálezu využívá především odpadního tepla ze zplyňování v plynové turbíně, která je účinnějším výrobním zařízením pro výrobu energie, než parní turbína.
Výhodné použití konverzního reaktoru pro konverzi oxidu uhelnatého vodní párou v zařízení s integrovaným zplyňovacím kombinovaným cyklem (IGCC) bylo již popsáno i v jiných zveřejněných materiálech. V EP-PS 0 259 114 B1 je konverzní reaktor umístěn za ochlazovací zplyňovač, ale teplo, generované konverzním reaktorem, je využíváno pro předehřívání spalovacího plynu pro plynovou turbínu před expandováním v samostatném expandéru, odděleném od plynové turbíny. US-PS 4 202 267 popisuje použití konverze pro odstraňování nežádoucích sloučenin niklu ze spalovacího plynu.
U řešení podle vynálezu je na rozdíl od těchto postupů konverze využívána pro zvýšení podílu energie, vyrobené plynovou turbínou a tím současně pro zvýšení termodynamické účinnosti integrovaného zplyňovacího kombinovaného cyklu (IGCC). Odpadní teplo ze zplyňování je využíváno především v ochlazovací jednotce pro přípravu vodní páry, která je potom smíchána se spalovacím plynem. Tato směs plynu a vodní páry je v další fázi podrobena exotermní katalytické konverzní reakci a hlavní část takto vyrobeného tepla je převáděna především do plynové turbíny, a menší část do parní turbíny ve formě vyrobené páry.
Předehřívání směsi pro konverzní proces může být podpořeno i takovými opatřeními, jako je výměna tepla s horkou vodou, párou nebo hlavním proudem plynu, popřípadě s jiným proudem plynu.
-3CZ 280608 B6
Část tepla může být rekuperována ze směsi plynu a páry, opouštějící chladicí zařízení, výměnou tepla například s jiným proudem plynu, nebo může být využívána pro výrobu páry.
V konvergovaném proudu plynu může být snížen tlak před nebo po snížení obsahu sloučenin síry v proudu plynu zejména expanzí. Tato expanze může probíhat v expanzní turbíně pro výrobu energie na výstupním hřídeli, přičemž tato expanze probíhá před přidáváním proudu nespalitelného plynu k proudu konvergovaného plynu. Proud nespalitelného plynu zvyšuje teplonosnou kapacitu spalovacího plynu, přiváděného do plynové turbíny.
Část tepla, uvolněného při konverzní reakci, může být využita pro jiné účely, například pro přehřívání páry, pro výrobu páry, pro zahřívání napájecí vody parního kotle, pro ohřívání jiných proudů plynu, například proudu plynu mezi jednotkou pro odstraňování sloučenin síry a expanzní turbínou, popřípadě pro dodávku tepla pro vodní saturační systém. Většina tepla z konverzního procesu je s výhodou využívána pro předehřívání spalovacích plynů pro plynovou turbínu.
Nespalitelným plynem, používaným při způsobu podle vynálezu, je dusík, oxid uhličitý nebo vodní pára, popřípadě směs nejméně dvou látek z této skupiny látek.
V dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu se prudce ochlazený proud vede ohřívačem pro zahřátí páry před vystavením ochlazeného proudu katalytické exotermické konverzní reakci, a snižování tlaku se provádí v expanzním zařízení pro výrobu energie.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení, zobrazených na výkresech, znázorňujících dvě schémata technologického postupu, rozdělená vždy do dvou samostatných výkresů, kde znázorňuj í obr. la první polovinu schématu technologického postupu, zobrazujícího první část prvního příkladného provedení vynálezu, které využívá směsi paliva a vodní páry pro přenos tepla do plynové turbíny, obr. lb druhou polovinu schématu technologického postupu z obr. la, obr. 2a první polovinu technologického schématu druhého příkladného provedení způsobu podle vynálezu, používajícího pro přenos tepelné energie do plynové turbíny směsi spalovacího plynu a nekondenzujícího nehořlavého plynu, a obr. 2b druhou polovinu technologického schématu z obr. 2a.
Příklady provedeni vynálezu
Vynálezem je řešeno zvýšení podílu energie, produkované plynovou turbínou při procesu s integrovaným zplyňovacím kombinovaným cyklem (IGCC), oproti odpovídajícímu podílu energie, vyrobené
-4CZ 280608 B6 parní turbínou. Protože termodynamická účinnost plynové turbíny je skutečně vyšší než účinnost parní turbíny, je také termodynamická účinnost integrovaného zplyňovacího kombinovaného cyklu (IGCC) vyšší. Proces podle vynálezu nevyužívá odpadního tepla ze zplyňování pro výrobu páry, ale spíše využívá odpadního tepla z prudkého ochlazování, aby se tak zajistily podmínky pro konverzní reakci, při které probíhá konverze oxidu uhelnatého vodní párou, a potom aby se využila alespoň část tepla, uvolněného při konverzní reakci, pro předehřívání spalovacího plynu, přicházejícího do plynové turbíny.
Tato základní vynálezecká myšlenka může být efektivně využita v procesu, obsahujícím integrovaný kombinovaný zplyňovací cyklus (IGCC), u kterého je využit vodní saturační systém pro zvyšování teplonosné kapacity topného plynu. V dalších částech popisu bude popsán proces podle vynálezu pomocí dvou příkladných provedení .
V prvním příkladném provedením je proud topného plynu znovu nasycován vodní párou po odstranění síry, aby se zvýšila teplonosná kapacita spalovacího plynu. V druhém příkladném provedení je teplonosná kapacita spalovacího plynu zvyšována přidáváním plynného dusíku po odsiřovací fázi.
První příkladné provedení vynálezu bude nyní objasněno pomocí příkladu z obr. Ia a lb a následující tabulky 1.
Palivo, sestávající z tekutých uhlovodíků, které jsou tvořeny zbytky ze zpracování ropy nebo z emulze uhlovodíků a vody, se nechá reagovat s 95% objemovými čistého kyslíku při tlaku 7 MPa v parciální oxidační jednotce 1. Výsledná směs plynů se prudce ochladí v chladiči 2 použitím přebytku vody, to znamená takového množství vody, aby nedošlo k odpaření veškeré přiváděné vody, na podmínky nasycení při tlaku 6,3 MPa a teplotě 243 °C. Tato ochlazovací operace je tak současně praním plynu, které probíhá přídavně k ochlazování plynu.
Plyn, vyprodukovaný ochlazením, je označen v tabulce 1 jako proud 2 a prochází srážecím kotlem 4 a výměníkem 8 tepla před vstupem do konverzního katalytického reaktoru 5. Malý výměník tepla 8 pro výměnu tepla mezi oběma látkami je používán pro předehřívání vstupující směsi plynu a páry. Tímto předehříváním se má iniciovat konverzní reakce mezi oxidem uhelnatým a vodní párou a má se zamezit kondenzaci páry na konverzním katalyzátoru.
Na obr. 1 je pára s vysokým tlakem 2,1 MPa vyrobena v prvním ohřívači £ vody, který následuje za parciální oxidační jednotkou 1 a chladičem 2 pro rychlé ochlazení, částečně pro nastavení poměru páry a plynu a také pro umožnění kontroly teploty před konverzní reakcí, která se uskutečňuje při teplotě od 260 ”C do 472 °C. Část tepla, uvolněného při exotermické konverzní reakci, je využita v přehřívacím výměníku 6 tepla pro přehřátí páry, vyrobené v ohřívači £ vody, na 340 °C. Po výměně tepla se vstupními plyny konverzního katalytického reaktoru 5 ve výměníku 8 tepla je proud plynů využit ve výměnících £, 9 pro předehřívání plynů, nasycených párou a odsířených, na 390 °C před jejich přivedením jako topných plynů do plynové turbíny 24.
-5CZ 280608 B6
Za posledním výměníkem 9 tepla je vyráběna v druhém ohřívači 11 vody nízkotlaká pára s tlakem 0,7 MPa. Jak vysokotlaká přehřátá pára z prvního ohřívače 3 vody a z přehřívacího výměníku 6, tak také nízkotlaká pára z druhého ohřívače 11 vody jsou přiváděny do parní turbíny 25, spřažené s plynovou turbínou 24.
Vodní kondenzát se shromažďuje ve srážecích kotlích 4., 10, a je přiváděn recirkulačním potrubím zpět do chladiče 2 k rychlému ochlazení společně s napájecí vodou.
Topný plyn se potom dále ochlazuje výměnou tepla s topným plynem, ochuzeným o obsah síry ve čtvrtém výměníku 13 tepla, ve vodním výměníku 15 s vodním okruhem, ve výměníku 17 s přídavnou vodou a konečně ve výměníku 19 s chladicí vodou. Vodní kondenzát je shromažďován ve srážecích kotlích 14., 16, 18., 20 a je přiváděn zpět recirkulačním potrubím do chladiče 2.
Ochlazený topný plyn je potom veden do běžně používané a neznázorněné jednotky pro odsiřování, ve které jsou sloučeniny síry, obsažené v topném plynu, odstraňovány. Plyn se sníženým obsahem síry je potom opět zahřát na 125 °C ve čtvrtém výměníku tepla a expanduje v expandéru 21 plynu na tlak 2,1 MPa. Výkon na hřídeli na výstupu expandéru 21 plynu je využíván pro výrobu elektrické energie.
Nízkotlaký topný plyn, ochuzený o obsah síry, je potom veden saturátorem 22, spojeným s recyklačním čerpadlem 23., ve kterém se topný plyn nasycuje vodní párou na výstupní teplotu 127 C. Nasycený topný plyn se potom přehřívá výměnou tepla s horkým konvergovaným topným plynem ve výměníku 9,7 na teplotu 390 °C před svým přivedením do plynové turbíny 24.
Hmotnostní a energetická rovnováha hlavních proudů, označených číslicemi 1 až 7 v trojúhelníčcích na obr. 1, je uvedena v tabulce 1 na konci popisu příkladného provedení způsobu podle vynálezu.
Druhé příkladné provedení vynálezu bude popsáno pomocí schématu, zobrazeného na obr. 2a a 2b. Pro stejné součásti zařízení podle vynálezu jsou v tomto příkladu použity stejné vztahové značky, jako na obr. la a lb.
Podobně jako v prvním příkladu je palivo tvořeno kapalnými uhlovodíkovými zbytky ze zpracování ropy, nebo emulzí uhlovodíků a vody a nechá se reagovat s kyslíkem v parciální oxidační jednotce χ. Výsledná směs plynů se prudce ochladí v chladiči 2 na stav nasycení pomocí přebytku vody, to znamená takového množství vody, aby nedošlo k úplnému odpařeni. Tato ochlazovací operace je současně praním plynu, které probíhá přídavně k operaci, zajišťující ochlazování plynů.
Také v tomto příkladu má konverzní katalytický reaktor 5 malý výměník 8 tepla pro předávání tepla a předehřívání směsi plynů a páry. Tím se má podpořit zahájení konverzní reakce a má se zamezit kondenzaci páry v konverzním katalytickém reaktoru ,5. Toto předehřívání může být podporováno dalšími opatřeními, například výměnou tepla s horkou vodou, párou nebo jinými proudy plynu.
-6CZ 280608 B6
Teplo je rekuperováno ze směsi plynů a páry, opouštějící chladič 2, soustavou výměníků 6, 7, 8, 9. tepla, aby mohlo být využíváno pro ohřívání dalších proudů plynu nebo pro výrobu páry.
V příkladném provedení na obr. 2a a 2b se vysokotlaká pára vyrábí nejprve v ohřívači 2 vody, který následuje za parciální oxidační jednotkou 2 a chladičem 2, částečně pro nastavení poměru páry a plynu a částečně také pro umožnění kontroly teploty před konverzní reakcí. Část tepla, uvolněného v exotermické konverzní reakci, je využita ve výměníku χ tepla pro přehřívání páry, vyrobené v ohřívači 2 vody. Proud plynu je po výměně tepla s plyny, vstupujícími do konverzního reaktoru, ve výměníku χ používán ve výměnicích 7, 9 pro předehřívání plynů nasycených vodou, odsířených a smíchaných s dusíkem před přivedením této směsi do plynové turbíny 24♦
Za posledním výměníkem 9 tepla je vyráběna v druhém ohřívači 11 nízkotlaká pára s tlakem 0,7 MPa. Jak vysokotlaká přehřátá pára z výměníku 2/ 6, tak také nízkotlaká pára z druhého ohřívače vody, jsou přiváděny do parní turbíny 25, spřažené s plynovou turbínou 24.
Vodní kondenzát se shromažďuje ve srážecích kotlích 4, 10, a je přiváděn recirkulačním potrubím zpět do chladiče 2 společně s napájecí vodou.
Topný plyn se potom dále ochlazuje výměnou tepla s odsířeným topným plynem ve čtvrtém výměníku 13 tepla, v ohřívači 26 přiváděného proudu dusíku a konečně ve výměníku 19 s chladicí vodou. Vodní kondenzát je shromažďován ve srážecích kotlích 14., 27, 20 a je přiváděn zpět recirkulačním potrubím do chladiče 2.
Ochlazený topný plyn je potom veden do běžně používané a neznázorněné jednotky pro odsiřování, ve které jsou sloučeniny síry, obsažené v topném plynu, odstraňovány. Plyn se sníženým obsahem siry je potom opět zahřát ve čtvrtém výměníku 13 tepla a expanduje v expandéru 21 plynu. Výkon na hřídeli na výstupu expandéru 21 plynu je využíván pro výrobu elektrické energie.
Proud dusíku, předehřátý ve výměníku 26, je potom přidán k nízkotlakému topnému plynu se sníženým obsahem síry a ke směsi, přehřáté výměnou tepla s horkým konvergovaným topným plynem ve výměníku 9, 7 před přivedením do plynové turbíny 24.

Claims (7)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob výroby energie z uhlovodíkového paliva v procesu s integrovaným zplyňovacím kombinovaným cyklem (IGCC), při kterém se palivo částečně oxiduje kyslíkem nebo plynem, obsahujícím kyslík, a získá se proud plynu, obsahující oxid uhelnatý s tlakem vyšším než je atmosférický tlak, načež se ve směru proudu po okysličovací operaci tento proud plynu přímo a prudce ochladí vodou a zvýší se obsah páry v proudu plynu a potom se tento proud plynu podrobí konverzi oxidu uhelnatého vodní párou a pára přitom konverguje na vodík a alespoň část oxidu uhelnatého konverguje na oxid uhličitý s následným uvolněním tepla, přičemž alespoň část tepla, uvolněného při konverzi, se použije pro opětné zahřívání proudu konvergovaného plynu po jeho předchozím ochlazení, provedení odsiřovací operace pro snížení obsahu síry a po přidání proudu nespalitelného plynu k proudu konvergovaného plynu, načež se spálí alespoň hlavní část znovu zahřáté směsi nespalitelného plynu a proudu konvergovaného plynu se sníženým obsahem síry za přítomnosti přídavného kyslíku nebo plynu, obsahujícího kyslík, pro získání energie, vyznačující se tím, že se v proudu ochlazeného konvergovaného plynu před nebo po přidání proudu nespalitelného plynu sníží tlak průchodem tohoto proudu redukčním zařízením pro redukci měrného tlaku.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, že jako nespalitelný plyn
  3. 3. Způsob podle nároku 1, že jako nespalitelný plyn
  4. 4. Způsob podle nároku 1, že jako nespalitelný plyn
    vyznačující se se přidává vodní pára. tím, vyznačující se tím, se přidává dusík. vyznačující se tím, se přidává oxid uhličitý.
  5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako nespalitelný plyn se přidává směs nejméně dvou látek ze skupiny, obsahující vodní páru, dusík a oxid uhličitý.
  6. 6. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se prudce ochlazený proud vede ohřívačem pro zahřátí páry před vystavením ochlazeného proudu katalytické exotermické konverzní reakci.
  7. 7. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že snižování tlaku se provádí v expanzním zařízení pro výrobu energie.
CS931889A 1991-03-11 1992-03-06 Způsob a zařízení pro výrobu čisté energie CZ280608B6 (cs)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB919105095A GB9105095D0 (en) 1991-03-11 1991-03-11 Improved clean power generation
PCT/GB1992/000407 WO1992015775A1 (en) 1991-03-11 1992-03-06 Improved clean power generation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ188993A3 CZ188993A3 (en) 1994-03-16
CZ280608B6 true CZ280608B6 (cs) 1996-03-13

Family

ID=10691342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS931889A CZ280608B6 (cs) 1991-03-11 1992-03-06 Způsob a zařízení pro výrobu čisté energie

Country Status (15)

Country Link
US (1) US5715671A (cs)
EP (1) EP0575406B1 (cs)
JP (1) JP3142565B2 (cs)
CN (1) CN1033530C (cs)
AT (1) ATE153738T1 (cs)
AU (1) AU648883B2 (cs)
CA (1) CA2105994C (cs)
CZ (1) CZ280608B6 (cs)
DE (1) DE69220046T2 (cs)
ES (1) ES2104903T3 (cs)
FI (1) FI106572B (cs)
GB (1) GB9105095D0 (cs)
IE (1) IE79090B1 (cs)
WO (1) WO1992015775A1 (cs)
ZA (1) ZA921780B (cs)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6021569A (en) * 1997-04-30 2000-02-08 Siemens Westinghouse Power Corporation Retrofitting coal-fired power generation systems with hydrogen combustors
US6061936A (en) * 1997-09-12 2000-05-16 Texaco Inc. Synthesis gas expander located immediately upstream of combustion turbine
US6505467B1 (en) * 1998-07-13 2003-01-14 Norsk Hydro Asa Process for generating electric energy, steam and carbon dioxide from hydrocarbon feedstock
DE59810033D1 (de) * 1998-09-16 2003-12-04 Alstom Switzerland Ltd Verfahren zum Minimieren thermoakustischer Schwingungen in Gasturbinenbrennkammern
US6343462B1 (en) * 1998-11-13 2002-02-05 Praxair Technology, Inc. Gas turbine power augmentation by the addition of nitrogen and moisture to the fuel gas
US6298652B1 (en) * 1999-12-13 2001-10-09 Exxon Mobil Chemical Patents Inc. Method for utilizing gas reserves with low methane concentrations and high inert gas concentrations for fueling gas turbines
US20030181314A1 (en) * 2001-08-31 2003-09-25 Texaco Inc. Using shifted syngas to regenerate SCR type catalyst
GB0206701D0 (en) * 2002-03-21 2002-05-01 Jacobs Consultancy Uk Ltd Low water comsumption IGCC
WO2004036384A2 (en) * 2002-10-18 2004-04-29 Intellocity Usa, Inc. Ichoose video advertising
US20040118126A1 (en) * 2002-12-19 2004-06-24 Ong James O.Y. Use of a chemical solvent to separate CO2 from a H2S-rich stream
US7776208B2 (en) * 2004-01-12 2010-08-17 L'air Liquide - Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Integration of gasification, hydrocarbon synthesis unit, and refining processes
US20060149423A1 (en) * 2004-11-10 2006-07-06 Barnicki Scott D Method for satisfying variable power demand
US7467519B2 (en) 2005-08-09 2008-12-23 Praxair Technology, Inc. Electricity and synthesis gas generation method
US20070129450A1 (en) * 2005-11-18 2007-06-07 Barnicki Scott D Process for producing variable syngas compositions
US20070130952A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 Siemens Power Generation, Inc. Exhaust heat augmentation in a combined cycle power plant
US7503947B2 (en) * 2005-12-19 2009-03-17 Eastman Chemical Company Process for humidifying synthesis gas
US7874139B2 (en) 2006-10-13 2011-01-25 Siemens Energy, Inc. IGCC design and operation for maximum plant output and minimum heat rate
EP1944268A1 (en) * 2006-12-18 2008-07-16 BP Alternative Energy Holdings Limited Process
US8163047B2 (en) * 2007-01-10 2012-04-24 General Electric Company Methods and apparatus for cooling syngas in a gasifier
US7670574B2 (en) * 2007-01-19 2010-03-02 General Electric Company Methods and apparatus to facilitate cooling syngas in a gasifier
US7749290B2 (en) * 2007-01-19 2010-07-06 General Electric Company Methods and apparatus to facilitate cooling syngas in a gasifier
WO2008112645A2 (en) 2007-03-09 2008-09-18 Monsanto Technology Llc Methods for plant transformation using spectinomycin selection
US8118895B1 (en) 2007-03-30 2012-02-21 Bechtel Power Corporation Method and apparatus for refueling existing natural gas combined cycle plant as a non-integrated gasification combined cycle plant
US8506660B2 (en) * 2007-09-12 2013-08-13 General Electric Company Nozzles for use with gasifiers and methods of assembling the same
JP5076937B2 (ja) * 2008-02-06 2012-11-21 セイコーエプソン株式会社 シート状媒体送り出し装置およびシート状媒体処理装置
DE102008047930B4 (de) * 2008-09-19 2015-05-13 Siemens Aktiengesellschaft Direkte Rohgaskühlung in der Flugstromvergasung
US20110016788A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Thacker Pradeep S Methods and system for heat recovery in a gasification system
JP5193160B2 (ja) * 2009-11-10 2013-05-08 株式会社日立製作所 二酸化炭素分離回収装置を備えたガス化発電システム
US20110210555A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Xia Jian Y Gas turbine driven electric power system with constant output through a full range of ambient conditions
US8992640B2 (en) 2011-02-07 2015-03-31 General Electric Company Energy recovery in syngas applications
JP2013241923A (ja) * 2012-05-23 2013-12-05 Babcock Hitachi Kk 炭素系燃料のガス化発電システム
CN104481617B (zh) * 2014-11-03 2015-12-02 东南大学 基于氧化还原反应的储能装置及其储能方法和发电方法
CN105781644B (zh) * 2016-03-09 2018-01-09 三峡大学 电力系统负荷调节的储能发电系统的波峰波谷控制方法
CN113175664B (zh) * 2021-04-19 2022-08-09 西安交通大学 一种给水加热系统混合工质的回收利用装置及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2503193A1 (de) 1975-01-27 1976-07-29 Linde Ag Verfahren zur herstellung eines heizgases durch druckvergasung kohlenstoffhaltiger brennstoffe
US4132065A (en) * 1977-03-28 1979-01-02 Texaco Inc. Production of H2 and co-containing gas stream and power
DE2835852C2 (de) * 1978-08-16 1982-11-25 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Kombinierte Gas-Dampfkraftanlage mit einer Vergasungseinrichtung für den Brennstoff
US4202167A (en) * 1979-03-08 1980-05-13 Texaco Inc. Process for producing power
DE3415224A1 (de) * 1984-04-21 1985-10-24 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Gasturbinen- und dampfkraftwerk mit einer integrierten kohlevergasungsanlage
US4785622A (en) * 1984-12-03 1988-11-22 General Electric Company Integrated coal gasification plant and combined cycle system with air bleed and steam injection
EP0184137A1 (en) * 1984-12-03 1986-06-11 General Electric Company Integrated coal gasification plant and combined cycle system with air bleed and steam injection
GB2196016B (en) * 1986-08-29 1991-05-15 Humphreys & Glasgow Ltd Clean electric power generation process
US4999995A (en) * 1986-08-29 1991-03-19 Enserch International Investments Ltd. Clean electric power generation apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
WO1992015775A1 (en) 1992-09-17
CN1064730A (zh) 1992-09-23
CA2105994C (en) 2004-06-01
US5715671A (en) 1998-02-10
FI933983L (fi) 1993-09-10
DE69220046D1 (de) 1997-07-03
IE920766A1 (en) 1992-09-23
ATE153738T1 (de) 1997-06-15
JP3142565B2 (ja) 2001-03-07
CZ188993A3 (en) 1994-03-16
IE79090B1 (en) 1998-04-22
DE69220046T2 (de) 1998-01-22
EP0575406A1 (en) 1993-12-29
ES2104903T3 (es) 1997-10-16
CA2105994A1 (en) 1992-09-12
FI933983A0 (fi) 1993-09-10
JPH06509407A (ja) 1994-10-20
ZA921780B (en) 1992-12-30
CN1033530C (zh) 1996-12-11
AU648883B2 (en) 1994-05-05
FI106572B (fi) 2001-02-28
AU1410992A (en) 1992-10-06
GB9105095D0 (en) 1991-04-24
EP0575406B1 (en) 1997-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ280608B6 (cs) Způsob a zařízení pro výrobu čisté energie
JP2968298B2 (ja) 炭素質燃料から動力を発生する方法
US8715379B2 (en) Advanced ASU and HRSG integration for improved integrated gasification combined cycle efficiency
Ishida et al. Evaluation of a chemical-looping-combustion power-generation system by graphic exergy analysis
US8152874B2 (en) Systems and methods for integration of gasification and reforming processes
US7445649B2 (en) Hot solids gasifier with CO2 removal and hydrogen production
EP1197639A2 (en) Power palnt and method for operating the power plant
JPH0472045B2 (cs)
US20110229382A1 (en) System for heat integration with methanation system
SK392001A3 (en) PROCESS FOR GENERATING ELECTRIC ENERGY, STEAM AND CARBON DIOXIDEì (54) FROM HYDROCARBON FEEDSTOCK
Andersen et al. Gas turbine combined cycle with CO2-capture using auto-thermal reforming of natural gas
JPH08506873A (ja) 新規な電力の方法
WO2003080503A1 (en) Method for producing syngas with recycling of water
CN115651714A (zh) 一种低热值燃料进行气化转化的装置及方法
JPH066710B2 (ja) 石炭のガス化法
JPS6128725A (ja) 部分酸化ガスの後処理方法
KR100215921B1 (ko) 석탄가스화복합발전시스템
CN119081736A (zh) 焦化干气化学链重整耦合石油焦和煤共气化制甲醇的系统
IE60305B1 (en) Clean electric power generation process

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20050306