DE102009057893A1

DE102009057893A1 - Process and apparatus for burning carbonaceous substances

Info

Publication number: DE102009057893A1
Application number: DE200910057893
Authority: DE
Inventors: Hanno Tautz
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-06-16
Also published as: WO2011069617A1; EP2510199A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes (1) unter Verwendung von technisch reinem Sauerstoff als Oxidationsmittel (2, 8, 12, 16). Die Verbrennung wird in wenigstens zwei aufeinander folgenden Schritten (B1, B2, B3, B4) durchgeführt, wobei in einem Verbrennungsschritt erzeugtes Produktgas (4, 9, 13) abgekühlt und im folgenden Verbrennungsschritt als Brennstoff (7, 11, 15) eingesetzt wird.The invention relates to a method and a device for combustion of a carbonaceous feedstock (1) using technically pure oxygen as the oxidant (2, 8, 12, 16). The combustion is carried out in at least two consecutive steps (B1, B2, B3, B4), whereby product gas (4, 9, 13) produced in a combustion step is cooled and used as fuel (7, 11, 15) in the following combustion step.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes unter Verwendung von technisch reinem Sauerstoff als Oxidationsmittel.The invention relates to a process for the combustion of a carbonaceous feedstock using technically pure oxygen as the oxidant.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method.

Im Folgenden ist unter technisch reinem Sauerstoff ein Gas bzw. ein Gasgemisch zu verstehen, das einen Sauerstoffgehalt zwischen 90 und 100 mol-% aufweist. Technisch reiner Sauerstoff wird in erster Linie durch die Zerlegung von Luft erzeugt. Die auf 100 mol% fehlenden Anteile werden daher i. Allg. aus Stickstoff und Argon gebildet.In the following, technically pure oxygen is to be understood as meaning a gas or a gas mixture which has an oxygen content of between 90 and 100 mol%. Technically pure oxygen is generated primarily by the decomposition of air. The missing to 100 mol% shares are therefore i. Gen. formed from nitrogen and argon.

Ein großer Teil der weltweit benötigten elektrischen Energie wird in Kohlekraftwerken erzeugt. Hierbei wird Kohlestaub gewöhnlich bei geringem Unterdruck mit Luft oder – wie beim sog. Oxyfuel-Verfahren – mit einem aus Sauerstoff und Kohlendioxid gebildeten Oxidationsmittel im Reaktionsraum eines Wasserrohrkessels verbrannt. Die Wände des Reaktionsraums werden von Wärmetauschern gebildet, über die die bei der Verbrennung freigesetzte Wärme weitgehend abgeführt und zur Erzeugung und Überhitzung von Wasserdampf genutzt wird. Der überhitzte Dampf wird schließlich in Dampfturbinen auf verschiedene Druckstufen entspannt, die mit einem Generator verbunden sind.Much of the world's electrical energy is produced in coal-fired power plants. This coal dust is usually at low vacuum with air or - as in the so-called. Oxyfuel process - burned with an oxidizing agent formed from oxygen and carbon dioxide in the reaction chamber of a water tube boiler. The walls of the reaction space are formed by heat exchangers, through which the heat released during combustion is largely dissipated and used to generate and overheat water vapor. The superheated steam is finally expanded in steam turbines to different pressure levels, which are connected to a generator.

Ein erheblicher Teil der Investitionskosten derartiger Kraftwerke entfällt auf das Kesselhaus mit dem darin untergebrachten Wasserrohrkessel. Im Falle eines Kohlekraftwerkes mit 1000 MW elektrischer Leitung besitzt das Kesselhaus bei einer Grundfläche von wenigstens 22 × 22 m² eine Höhe von mindestens 120 m, da alleine der Reaktionsraum eine vertikale Erstreckung von 70–80 m aufweist.A significant part of the investment costs of such power plants is attributable to the boiler house with the water tube boiler housed therein. In the case of a coal-fired power plant with 1000 MW of electrical power, the boiler house has a floor area of at least 22 × 22 m ² a height of at least 120 m, since alone the reaction space has a vertical extent of 70-80 m.

Wird die Verbrennungsluft bzw. das aus Sauerstoff und Kohlendioxid gebildete Oxidationsmittel gegen reinen Sauerstoff ausgetauscht, erfolgt der Kohleausbrand wesentlich schneller und auf kleinerem Raum. Aufgrund der hohen, bei der Verbrennung erreichbaren Temperaturen wäre es auch möglich, die Wärmetauscherflächen des Kessels zu reduzieren, so dass der Platzbedarf und die Investitionskosten für den Kessel bzw. das Kesselhaus drastisch reduziert werden könnten. Allerdings scheitert die großtechnische Umsetzung dieses Konzeptes daran, dass die maximal zulässigen Temperaturen heute verfügbarer Kesselmaterialien weit überschritten würden.If the combustion air or the oxidant formed from oxygen and carbon dioxide is exchanged for pure oxygen, the coal burning takes place much faster and in a smaller space. Due to the high, achievable during combustion temperatures, it would also be possible to reduce the heat exchanger surfaces of the boiler, so that the space requirements and investment costs for the boiler or the boiler house could be drastically reduced. However, the large-scale implementation of this concept fails because the maximum permissible temperatures of today available boiler materials would be far exceeded.

Die Baugröße des Kessels eines Kohlekraftwerks könnte auch reduziert werden, wenn der Druck angehoben wird, bei dem die Verbrennung abläuft. Es werden zwar Anstrengungen unternommen, derartige Konzepte in größerem Maßstab umzusetzen. Gegenwärtig befinden sie sich jedoch noch im Versuchsstadium.The size of the boiler of a coal-fired power plant could also be reduced by increasing the pressure at which combustion takes place. Efforts are being made to implement such concepts on a larger scale. At present, however, they are still in the experimental stage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie eine Vorrichtung zu dessen Umsetzung anzugeben, durch die die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.Object of the present invention is therefore to provide a method of the type described above and an apparatus for its implementation, by which the disadvantages of the prior art are overcome.

Die gestellte Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Verbrennung in wenigstens zwei Schritten durchgeführt wird, wobei in einem Verbrennungsschritt erzeugtes Produktgas abgekühlt und in einem anderen Verbrennungsschritt als Brennstoff eingesetzt wird.According to the invention, the stated object is achieved in that the combustion is carried out in at least two steps, wherein product gas produced in a combustion step is cooled and used as fuel in another combustion step.

Damit das in einem Verbrennungsschritt erzeugte Produktgas in einem anderen Verbrennungsschritt als Brennstoff eingesetzt werden kann, ist es erforderlich, dass das Produktgas oxidierbare Substanzen enthält. Dies wird erreicht, indem das Produktgas bei unterstöchiometrischen Bedingungen, d. h. mit einer Sauerstoffmenge erzeugt wird, die nicht ausreichend ist, um sämtliche oxidierbaren Bestandteile vollständig zu oxidieren. Enthält der kohlenstoffhaltige Einsatzstoff feste oder flüssige Bestandteile, wie Kohle und/oder Öl, so wird sinnvollerweise im ersten Verbrennungsschritt eine Sauerstoffmenge eingesetzt, die groß genug ist, um die im Einsatzstoff vorliegenden oxidierbaren Substanzen vollständig in die Gasphase zu überführen, wobei diese Substanzen gleichzeitig jedoch nicht oder nur zu einem Teil vollständig oxidiert werden.In order for the product gas produced in a combustion step to be used as a fuel in another combustion step, it is necessary for the product gas to contain oxidizable substances. This is achieved by maintaining the product gas at substoichiometric conditions, i. H. is produced with an amount of oxygen which is insufficient to completely oxidize all oxidizable constituents. If the carbonaceous feed contains solid or liquid constituents, such as coal and / or oil, it is expedient in the first combustion step to use an amount of oxygen which is large enough to completely convert the oxidizable substances present in the feedstock into the gas phase, but at the same time these substances not or only partially completely oxidized.

Um zu vermeiden, dass es im ersten Verbrennungsschritt aufgrund der Überführung sämtlicher im kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff enthaltener oxidierbarer Substanzen in die Gasphase die maximal zulässige Temperatur im Reaktionsraum, in dem die Oxidation durchgeführt wird, oder in stromabwärts des Reaktionsraums angeordneten Einrichtungen überschritten werden, kann ein Kühlmittel in den Reaktionsraum eingebracht werden, das einen Teil der bei der Oxidation freigesetzten Energie aufnimmt. Die Menge des Kühlmittels, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser und/oder Kohlendioxid handelt, ist so bemessen, das die maximal zulässigen Temperaturen nicht überschritten werden. Die Kühlmittelmenge liegt hierbei zwischen 0 und 150%, bevorzugt zwischen 0 und 100% und besonders bevorzugt zwischen 0 und 50% der Menge des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes.In order to avoid that in the first combustion step due to the transfer of all contained in the carbonaceous feed oxidizable substances in the gas phase, the maximum allowable temperature in the reaction chamber in which the oxidation is carried out, or arranged in the downstream of the reaction chamber facilities, a coolant in the reaction space are introduced, which absorbs a portion of the energy released during the oxidation. The amount of coolant, which is preferably water and / or carbon dioxide, is such that the maximum allowable temperatures are not exceeded. The amount of coolant here is between 0 and 150%, preferably between 0 and 100% and particularly preferably between 0 and 50% of the amount of the carbonaceous starting material.

Vorzugsweise wird allenfalls der erste Verbrennungsschritt unter Zuführung eines Kühlmittels durchgeführt, wobei in dem folgenden Verbrennungsschritt oder den folgenden Verbrennungsschritten der zugeführte Brennstoff ausschließlich mit technisch reinem Sauerstoff umgesetzt wird. Die sich hierbei einstellenden Verbrennungstemperaturen werden in erster Linie durch die Menge des technisch reinen Sauerstoffs bestimmt, die so bemessen wird, dass die maximal zulässigen Temperaturen in dem jeweiligen Reaktionsraum oder in stromabwärts des Reaktionsraumes angeordneten Einrichtungen nicht überschritten werden.Preferably, at most the first combustion step is carried out with the supply of a coolant, wherein in the following combustion step or the subsequent combustion steps of the supplied fuel exclusively with technical pure oxygen is reacted. The resulting combustion temperatures are determined primarily by the amount of technically pure oxygen, which is so dimensioned that the maximum allowable temperatures in the respective reaction chamber or in the downstream of the reaction space arranged devices are not exceeded.

Erfindungsgemäß kann das gesamte, in einem Verbrennungsschritt erzeugte Produktgas abgekühlt und als Brennstoff im nächst folgenden Verbrennungsschritt eingesetzt werden. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass das in einem Verbrennungsschritt erzeugte Produktgas abgekühlt und in wenigstens zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei einer der Teilströme als Brennstoff in den nächst folgenden Verbrennungsschritt geführt wird, während der oder die übrigen Teilströme als Brennstoff in einem oder mehreren weiter stromabwärts angeordneten Verbrennungsschritten eingesetzt werden.According to the invention, the entire product gas produced in one combustion step can be cooled and used as fuel in the next combustion step. However, it is also conceivable that the product gas produced in a combustion step is cooled and divided into at least two partial streams, wherein one of the partial streams is fed as fuel in the next combustion step, while the remaining streams or streams as fuel in one or more downstream arranged combustion steps are used.

Falls in einem Verbrennungsschritt ein Produktgas erzeugt wird, das keine oxidierbaren Stoffe enthält, sieht eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass vorzugsweise vor dessen Ankühlung ein Teil dieses Produktgases abgezweigt und in einem folgenden Verbrennungsschritt als Kühlmittel eingesetzt wird.If, in a combustion step, a product gas is produced which contains no oxidisable substances, a variant of the method according to the invention provides that, preferably before its cooling, part of this product gas is branched off and used as coolant in a subsequent combustion step.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Verbrennung einer Vielzahl kohlenstoffhaltiger Einsatzstoffe geeignet. Bevorzugte Ausgestaltungen sehen jedoch vor, dass ein kohlenstoffhaltiger Einsatzstoff verbrannt wird, der Kohle und/oder Öl und/oder Erdgas und/oder Biomasse und/oder kohlenstoffhaltige Abfall- und/oder Reststoffe enthält.The inventive method is suitable for the combustion of a variety of carbonaceous feedstocks. Preferred embodiments provide, however, that a carbonaceous feedstock is burned containing coal and / or oil and / or natural gas and / or biomass and / or carbonaceous waste and / or residues.

Zweckmäßigerweise wird der letzte Verbrennungsschritt so durchgeführt, dass die im eingesetzten Brennstoff enthaltenen oxidierbaren Stoffe vollständig oxidiert werden. Bei dem dabei entstehenden Produktgas handelt es sich somit um ein Rauchgas, das im Wesentlichen aus Kohlendioxid und Wasser besteht. Durch die Auskondensierung des Wassers kann auf einfache Weise ein Kohlendioxidstrom bei erhöhtem Druck gewonnen werden, der beispielsweise nach einer weiteren Verdichtung einer Sequestrierung zugeführt wird.Conveniently, the last combustion step is carried out so that the oxidizable substances contained in the fuel used are completely oxidized. The resulting product gas is thus a flue gas consisting essentially of carbon dioxide and water. By condensing out the water, a carbon dioxide stream at elevated pressure can be obtained in a simple manner, which is supplied to a sequestering, for example, after further compression.

Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sehen vor, dass in einem Verbrennungsschritt erzeugtes Produktgas in indirektem Wärmetausch gegen Wasser und/oder Wasserdampf oder Thermalöl oder Kühlgas abgekühlt wird.Preferred embodiments of the method according to the invention provide that product gas produced in a combustion step is cooled in indirect heat exchange with water and / or steam or thermal oil or cooling gas.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Verbrennungsschritt bei einem Druck durchgeführt wird, der höher ist als der Atmosphärendruck.A further preferred embodiment of the method according to the invention provides that a combustion step is carried out at a pressure which is higher than the atmospheric pressure.

Falls das im letzten Verbrennungsschritt erzeugte Rauchgas bei einem oberhalb des Atmosphärendrucks liegenden Druck anfällt, sieht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass das Rauchgas in einer Nassdampfturbine entspannt wird, um elektrischen Strom zu produzieren. Im Rauchgas enthaltenes Wasser wird bei der Entspannung teilweise auskondensiert.If the flue gas generated in the last combustion step is obtained at a pressure above atmospheric pressure, an embodiment of the method according to the invention provides that the flue gas is expanded in a wet steam turbine in order to produce electric current. In the flue gas contained water is partially condensed during the relaxation.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffs mit einer Oxidationseinrichtung, die Zuführungseinrichtungen für den kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff und ein Oxidationsmittel aufweist, sowie einem Wärmetauscher zur Abkühlung des in der Oxidationseinrichtung erzeugten Produktgases.Furthermore, the invention relates to a device for combustion of a carbonaceous feedstock with an oxidizing device having feed means for the carbonaceous feedstock and an oxidizing agent, and a heat exchanger for cooling the product gas generated in the oxidizing means.

Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungsseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie wenigstens zwei Oxidationseinrichtungen mit jeweils zugeordneten Wärmetauschern aufweist, wobei in einer Oxidationseinrichtung erzeugtes und in einem zugeordneten Wärmetauscher abgekühltes Produktgas stromabwärts als Brennstoff in eine andere Oxidationseinrichtung eingeleitet werden kann.According to the invention, the stated object is achieved by having at least two oxidation devices, each with associated heat exchangers, wherein product gas generated in an oxidation device and cooled in an associated heat exchanger can be introduced downstream as fuel into another oxidation device.

Vorzugsweise umfasst eine Oxidationseinrichtung wenigstens eine Zuführeinrichtung für einen Brennstoff und wenigstens eine Zuführeinrichtung für ein Oxidationsmittel sowie einen oder mehrere Reaktionsräume, in dem oder in denen eine Oxidationsreaktion durchführbar ist. Die Wände eines Reaktionsraums bestehen aus feuerfestem Material und/oder sie sind als Wärmetauscher ausgebildet, über den Wärme aus dem Reaktionsraum abgeführt und auf einen Wärmeträger übertragen werden kann. Im einfachsten Fall ist die Oxidationseinrichtung als Rohr ausgeführt, über dessen eines Ende Brennstoff zu- und über dessen anderes Ende Produktgas abgeführt werden kann. Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass ein Reaktionsraum als Wärmetauscherpassage ausgeführt ist.Preferably, an oxidation device comprises at least one feed device for a fuel and at least one feed device for an oxidizing agent and one or more reaction chambers in which or in which an oxidation reaction can be carried out. The walls of a reaction space are made of refractory material and / or they are designed as heat exchangers, can be removed via the heat from the reaction space and transferred to a heat transfer medium. In the simplest case, the oxidation device is designed as a tube, via one end of which fuel can be removed and via the other end of which product gas can be removed. A variant of the invention provides that a reaction space is designed as a heat exchanger passage.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die in Strömungsrichtung erste Oxidationseinrichtung mit einer Zuführeinrichtung ausgestattet ist, über die Kohle und/oder Öl und/oder Erdgas und/oder Biomasse und/oder kohlenstoffhaltige Abfall- und Reststoffe als Einsatzstoffe einem Reaktionsraum zuführbar sind.A particularly preferred embodiment of the device according to the invention provides that the first oxidizing device in the flow direction is equipped with a feed device, via the coal and / or oil and / or natural gas and / or biomass and / or carbonaceous waste and residual materials as feedstock fed to a reaction space are.

Abgesehen von der in Strömungsrichtung ersten Oxidationseinrichtung, die für die Oxidation von festen und/oder flüssigen kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen vorgesehen sein kann, sind alle übrigen Oxidationseinrichtungen für die Oxidation eines gasförmigen Brennstoffes, der aus einem in einer stromaufwärts angeordneten Oxidationseinrichtung erzeugten Synthesegas besteht oder ein solches umfasst, ausgelegt.Apart from the first oxidizing means in the flow direction, which may be provided for the oxidation of solid and / or liquid carbonaceous feedstocks, all other oxidation means for the oxidation of a gaseous fuel, which consists of a synthesis gas produced in an upstream oxidation means or comprises such , designed.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen vor, dass jede Oxidationseinrichtung wenigstens eine Zuführeinrichtung aufweist, über die technisch reiner Sauerstoff als Oxidationsmittel in eine Reaktionskammer eingeleitet werden kann.Particularly preferred embodiments of the device according to the invention provide that each oxidation device has at least one supply device, via which technically pure oxygen can be introduced as oxidizing agent into a reaction chamber.

Bei einem einer Oxidationseinrichtung zugeordneten Wärmetauscher handelt es sich sinnvollerweise um einen Rekuperator. In Abhängigkeit des durch den Wärmetauscher führbaren Wärmeträgers ist er als Wasser- oder Gasvorwärmer oder als Verdampfer oder Überhitzungswärmetauscher ausgeführt.A heat exchanger assigned to an oxidation device is usefully a recuperator. Depending on the feasible through the heat exchanger heat carrier, it is designed as a water or gas preheater or as an evaporator or superheat.

Durch die Erfindung können sowohl das Brennkammervolumen als auch die Wärmetauscherflächen im Vergleich zum Stand der Technik erheblich reduziert werden. Wird die Erfindung zur Erzeugung von Prozessdampf eingesetzt, kann außerdem ein Teil der Kondensationswärme aus dem Abgas bei hohem Druck zur Vorwärmung des Kesselspeisewassers genutzt werden. Zur Verdichtung des abgetrennten Kohlendioxids auf einen typischen Abgabedruck ist ein geringerer Energieaufwand erforderlich. Da allenfalls im ersten Verbrennungsschritt ein Kühlmittel zugeführt werden muss, ist die Ausbeute an Hochtemperaturwärme deutlich erhöht, so dass mit einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff ein höherer Wirkungsgrad bei der Erzeugung elektrischer Energie erzielt werden kann, als dies gegenwärtig beispielsweise in einem Oxyfuel-Verfahren möglich ist.As a result of the invention, both the combustion chamber volume and the heat exchanger surfaces can be considerably reduced in comparison with the prior art. If the invention is used to generate process steam, a portion of the heat of condensation from the exhaust gas can also be used at high pressure to preheat the boiler feedwater. To compress the separated carbon dioxide to a typical discharge pressure less energy is required. Since at most in the first combustion step, a coolant must be supplied, the yield of high temperature heat is significantly increased, so that with a carbonaceous feed higher efficiency in the production of electrical energy can be achieved, as is currently possible, for example in an oxyfuel process.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.In the following, the invention is based on a in the 1 schematically illustrated embodiment.

Das Ausführungsbeispiel zeigt den Dampferzeuger eines Kohlekraftwerks, in dem die eingesetzte Kohle in vier Verbrennungsschritten vollständig umgesetzt wird. Die entstehende Wärme wird dazu genutzt, um überhitzten Wasserdampf zu erzeugen, dessen Energie in elektrischen Strom umgewandelt wird.The exemplary embodiment shows the steam generator of a coal power plant, in which the coal used is completely converted in four combustion steps. The resulting heat is used to generate superheated steam, whose energy is converted into electricity.

In die erste Oxidationseinrichtung B1 werden Kohlepartikel 1, technisch reiner Sauerstoff 2 sowie ein Kühlmittel 3 eingebracht. Bei dem Kühlmittel handelt es sich vorzugsweise um Kohlenmonoxid und/oder um Wasser bzw. Wasserdampf. Die Kohleverbrennung wird unterstöchiometrisch durchgeführt, so dass die Kohle zwar vergast, ihre Bestandteile jedoch nur unvollständig oxidiert werden. Das dabei entstehende Produktgas, bei dem es sich eigentlich um ein Synthesegas handelt, besteht somit zu einem erheblichen Teil aus brennbaren Substanzen, insbesondere aus Kohlenmonoxid. Die Größen des Sauerstoffstroms 2 und des Kühlmittelstroms 3 sind so bemessen, dass die Kohle 1 vollständig vergast wird und gleichzeitig über Leitung 4 ein Rauchgas mit einer Temperatur abgezogen werden kann, die zwar hoch ist, in stromabwärts angeordneten Einrichtungen jedoch nicht zu Problemen führt. Das heiße Produktgas 4 wird in dem als Überhitzer ausgeführten Wärmetauscher E1 gegen Wasserdampf 5 abgekühlt, der als überhitzter Dampf 6 einer Dampfturbine (nicht dargestellt) zur Stromerzeugung zugeführt wird.In the first oxidizer B1 carbon particles 1 , technically pure oxygen 2 and a coolant 3 brought in. The coolant is preferably carbon monoxide and / or water or water vapor. The coal combustion is carried out stoichiometrically, so that although the gasified gas, but their components are only partially oxidized. The resulting product gas, which is actually a synthesis gas, thus consists to a considerable extent of combustible substances, in particular of carbon monoxide. The sizes of the oxygen flow 2 and the coolant flow 3 are sized so that the coal 1 completely gasified and simultaneously via pipe 4 a flue gas can be withdrawn at a temperature which, while high, does not cause problems in downstream arrangements. The hot product gas 4 is in the executed as a superheater heat exchanger E1 against water vapor 5 cooled, as superheated steam 6 a steam turbine (not shown) for power generation is supplied.

Der abgekühlte Produktgasstrom 7 wird als Brenngas in die Oxidationseinrichtung B2 weiter geführt, in der es mit technisch reinem Sauerstoff 8, der ebenfalls in unterstöchiometrischer Menge zugeführt wird, umgesetzt wird. Das dabei entstehende Produktgas 9 wird im Wärmetauscher E2 gegen Wasser oder Dampf 10 abgekühlt, bevor es als Brenngas 11 in die Oxidationseinrichtung B3 eingeleitet wird. Auch hier wird technisch reiner Sauerstoff 12 in unterstöchiometrischer Menge zugeführt, wodurch das über Leitung 13 abgezogene Produktgas ebenfalls noch oxidierbare Stoffe enthält. Das Produktgas 13 wird im Wärmetauscher E3 gegen Wasser 14 abgekühlt und als Brennstoff 15 der Oxidationseinrichtung B4 zugeleitet, in die über Leitung 16 auch technisch reiner Sauerstoff in einer Menge zugeleitet, durch die der Brennstoff 15 vollständig oxidiert wird. Das dabei entstehende Rauchgas 17 wird im Wärmetauscher E4 gegen Frischwasser 18 abgekühlt. Hierbei wird der Taupunkt des im Rauchgas 17 enthaltenen Wassers unterschritten, das daher zumindest teilweise auskondensiert und über Leitung 19 abgeführt wird. In einer weiteren Kondensationsstufe, die hier nicht dargestellt ist, kann weiteres Wasser auskondensiert werden, so dass der abgekühlte Rauchgasstrom 20 weitgehend aus Kohlendioxid besteht. Im Verdichter V wird der abgekühlte Rauchgasstrom 20 verdichtet und kann über Leitung 21 einer Sequestrierung (nicht dargestellt) zugeführt werden. Ein Teil 3 des verdichteten Kohlendioxids kann zurückgeführt und als Einsatzstoff in die Brennkammer B1 eingeleitet werden.The cooled product gas stream 7 is continued as fuel gas in the oxidation device B2, in which it is technically pure oxygen 8th , which is also supplied in substoichiometric amount, is implemented. The resulting product gas 9 is in the heat exchanger E2 against water or steam 10 cooled down before it as fuel gas 11 is introduced into the oxidizer B3. Again, technically pure oxygen 12 supplied in substoichiometric amount, whereby the over line 13 withdrawn product gas also contains oxidizable substances. The product gas 13 is in the heat exchanger E3 against water 14 cooled and as a fuel 15 supplied to the oxidizer B4, in the over line 16 also supplied technically pure oxygen in an amount through which the fuel 15 is completely oxidized. The resulting flue gas 17 is in the heat exchanger E4 against fresh water 18 cooled. This is the dew point of the flue gas 17 falls below the water contained, therefore at least partially condensed out and over line 19 is dissipated. In a further condensation stage, which is not shown here, more water can be condensed out, so that the cooled flue gas stream 20 largely composed of carbon dioxide. In the compressor V is the cooled flue gas stream 20 compacted and can via line 21 a sequestration (not shown) are supplied. A part 3 The compressed carbon dioxide can be recycled and introduced as feed into the combustion chamber B1.

Claims

Process for burning a carbonaceous feedstock ( 1 ) using technically pure oxygen as the oxidizing agent ( 2 . 8th . 12 . 16 ), characterized in that the combustion is performed in at least two steps (B1, B2, B3, B4), wherein product gas produced in a combustion step ( 4 . 9 . 13 ) is cooled and used as fuel in another combustion step.

A method according to claim 1, characterized in that a carbonaceous feedstock ( 1 ) is burned, the coal and / or oil and / or natural gas and / or biomass and / or carbonaceous waste and / or residues contains.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least the first combustion step (B1) with the supply of a coolant ( 3 ) comprising carbon dioxide and / or water and / or water vapor.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fuel used in the last combustion step (B4) ( 15 ) is completely oxidized.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a combustion step produced product gas ( 4 . 9 . 13 . 17 ) is cooled in indirect heat exchange against water and / or water vapor or thermal oil or cooling gas.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a combustion step is carried out at a pressure which is higher than the atmospheric pressure.

Device for combustion of a carbonaceous feedstock with an oxidizer (B1), the feedstock for the carbonaceous feedstock ( 1 ) and an oxidizing agent ( 2 ), and a heat exchanger (E1) for cooling the product gas generated in the oxidation device ( 4 ), characterized in that it comprises at least two oxidation devices (B1, B2, B3, B4) each having associated heat exchangers (E1, E2, E3, E4), wherein product gas produced in an oxidation device and cooled in an associated heat exchanger is used downstream as fuel ( 7 . 11 . 15 ) can be introduced into another oxidation device.

Apparatus according to claim 7, characterized in that each oxidation device (B1, B2, B3, B4) comprises a device ( 2 . 8th . 12 . 16 ) for supplying technically pure oxygen in a reaction space.

Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the first oxidation device (B1) with a feed device ( 1 ) is equipped, can be initiated via the coal and / or oil and / or natural gas and / or biomass and / or carbonaceous waste and residues as feedstocks in a reaction space.

Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that an oxidation device associated with a heat exchanger (E1, E2, E3, E4) is designed as a water or gas preheater or as an evaporator or superheat.