DE102010026792A1 - Verfahren zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks - Google Patents
Verfahren zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010026792A1 DE102010026792A1 DE102010026792A DE102010026792A DE102010026792A1 DE 102010026792 A1 DE102010026792 A1 DE 102010026792A1 DE 102010026792 A DE102010026792 A DE 102010026792A DE 102010026792 A DE102010026792 A DE 102010026792A DE 102010026792 A1 DE102010026792 A1 DE 102010026792A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fuel
- combustion chamber
- power plant
- transport medium
- oxyfuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/003—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/08—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
- F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
- F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
- F23K2201/50—Blending
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
- F23L2900/07002—Injecting inert gas, other than steam or evaporated water, into the combustion chambers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
- F23L2900/07003—Controlling the inert gas supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
- F23L2900/07007—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber using specific ranges of oxygen percentage
-
- 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
- Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
-
- 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
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks mit einem pulver- oder staubförmigen Brennstoff wird der Brennstoff mit einem Transportmedium unter Bildung eines fluiden Gemisches zusammengeführt und das fluide Gemisch zu einer Brennkammer des Kraftwerks transportiert. Der Brennstoff wird, gleichzeitig mit Sauerstoff und einem Moderationsgas, In die Brennkammer des Kraftwerks eingeleitet und dort mit dem eingeleiteten Sauerstoff zu einem Rauchgas verbrannt. Erfindungsgemäß wird das fluidisierte Gemisch dabei zumindest weitgehend ohne Abtrennung des Transportmediums vom Brennstoff in die Brennkammer eingeleitet und das mit dem Brennstoff eingeleitete Transportmedium wird als Moderationsgas eingesetzt. Dadurch erübrigt sich eine Rezirkulierung des Rauchgases.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks, bei dem ein pulver- oder staubförmiger Brennstoff mit einem Transportmedium zu einem fluiden Gemisch vermischt und das fluide Gemisch zu einer Brennkammer des Kraftwerks transportiert wird, in die der Brennstoff, Sauerstoff sowie ein Moderationsgas eingeleitet und in welcher der Brennstoff mit dem Sauerstoff unter Entstehung eines Rauchgases verbrannt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Oxyfuel-Kraftwerk
- Beim sogenannten Oxyfuel-Verfahren wird ein Brennstoff mit reinem Sauerstoff anstelle der sonst meist als Oxidationsmittel eingesetzten Luft verbrannt. Als „reiner Sauerstoff” soll hier technischer Sauerstoff verstanden werden, der beispielsweise durch kryogene Luftzerlegungsverfahren oder in Membrananlagen gewonnen wird und der keine oder nur geringe Beimengungen inerter Gase, wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Edelgase enthält und eine Reinheit von typischerweise mindestens 95 Vol.-%, bevorzugt mindestens 99 Vol.-%, aufweist. Gegenüber konventionellen Verbrennungsverfahren mit Luft können beim Oxyfuel-Verfahren weitaus höhere Flammentemperaturen erreicht werden. Um die Temperaturen im Ofenraum kontrollieren zu können, wird ein Teil des Rauchgases als sogenanntes Rezirkulations- oder Moderationsgas in die Brennkammer zurückgeführt und mit Brennstoff und Sauerstoff in die Brennkammer eingeblasen. Die Temperatur in der Brennkammer ist dabei abhängig von der Temperatur des rezirkulierten Rauchgasmassenstroms, dessen Verhältnis zum Brennstoffmassenstrom und dem Luftverhältnis. Das Oxyfuel-Verfahren eignet sich insbesondere auch als Grundlage für Kraftwerksprozesse, die eine Abscheidung und damit Sequestrierung des bei der Verbrennung entstandenen Kohlendioxids (CO2) erlauben. Diese Kraftwerksprozesse werden deshalb derzeit weltweit intensiv erforscht und entwickelt.
- Für die Verbrennungsvorgänge in Oxyfuel-Kraftwerken finden feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe Verwendung. Aufgrund ihrer weltweit großen Verfügbarkeit kommt insbesondere Stein- oder Braunkohle zum Einsatz, die in geeigneten Mahlwerken zu Pulver oder Staub vermahlen und mittel geeigneter Eintragssysteme, beispielsweise Feststoffbrennern oder -lanzen, in eine Brennkammer des Kraftwerks eingetragen wird. Zum Transport der pulverisierten Kohle zur Brennkammer wird die Kohle dabei häufig „fluidisiert”, d. h. mit einem gasförmigen oder flüssigen Transportmedium vermischt und in einen fließfähigen Zustand gebracht, der den anschließenden Transport des Gemisches durch geschlossene Rohrleitungen erlaubt. In der
DE 103 56 480 A1 findet sich ein Beispiel für den pneumatischen Transport von Feststoffen, bei welchem Kohlestaub durch Zugabe eines Treibgases, insbesondere Luft, Stickstoff oder ein kohlendioxidreiches Rauchgas zunächst fluidisiert und anschließend durch Rohrleitungen zum Einsatzort, beispielsweise zu einer metallurgischen Behandlungsanlage wie etwa einem Hochofen, geführt wird. Um die Fließfähigkeit zu verbessern wird in dieser Druckschrift weiterhin vorgeschlagen, dem fluidisierten Feststoff Fliessverbesserer in Form von Zunder u. dergl. zuzuführen. - Aus der
US 4,765,781 B1 sind Systeme zum Transport von pulverförmigen Feststoffen, insbesondere von Kohlepulver, bekannt, bei denen flüssige Treibmedien zum Einsatz kommen. Bei diesen Systemen erfolgt die Fluidisierung des Kohlestaubs dadurch, dass der Kohlestaub mit dem flüssigen Transportmedium zu einem fließfähigen Schlamm vermischt wird und anschließend wie eine Flüssigkeit transportiert werden kann. Als häufig eingesetzte Treibmedien werden flüssige Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe oder andere Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Öl, Methanol oder Flüssiggas genannt. - Alternativ zu den vorgenannten Transportmedien wird in der
US 4,765,781 B1 flüssiges Kohlendioxid als Transportmedium vorgeschlagen. Gemäß der Lehre dieser Druckschrift wird Kohlenstaub nach seiner Mahlung zu Feinstaub bei einem Druck von ca. 65 bar bis 105 bar mit flüssigem Kohlendioxid zu einem fließfähigen Schlamm fluidisiert und zu den Vorratsbunkern eines Kraftwerks transportiert. Dort erfolgt in speziellen Separatoren eine Entspannung des Gemisches, bei der das flüssige Kohlendioxid in Kohlendioxidgas und Kohlendioxidschnee umgewandelt wird. Der Kohlendioxidschnee sublimiert rasch und wird zusammen mit dem Kohlendioxidgas abgezogen. Zurück bleibt Kohlestaub, der auf pneumatischem Wege mit Hilfe von Luft oder Stickstoff als Treibgas in die Brennkammer des Kraftwerks eingeblasen wird. Bei dem dort beschriebenen Kraftwerk handelt es sich jedoch um ein konventionelles Kraftwerk und nicht um ein Oxyfuel-Kraftwerk. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den fluidisierten Transport von Brennstoffen, insbesondere von Kohlenstaub, hinsichtlich des Einsatzes in Oxyfuel-Kraftwerken zu optimieren.
- Gelöst ist diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch, dass das fluide Gemisch aus Brennstoff und Transportmedium zumindest weitgehend ohne Abtrennung des Transportmediums vom Brennstoff in die Brennkammer eingeleitet wird und das mit dem Brennstoff eingeleitete Transportmedium als Moderationsgas eingesetzt wird.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also ein gasförmiges, flüssiges oder überkritisches Transportmedium mit dem pulver- oder staubförmigem Brennstoff zu einem „fluiden”, also fließ- oder strömungsfähigen Gemisch zusammengeführt und zum Transport des Brennstoffs eingesetzt. Das Transportmedium wird jedoch nicht, oder nur in geringerem Umfang als nach dem Stand der Technik üblich, vor der Zuführung des Brennstoffs an die Brennkammer vom Brennstoff abgetrennt, sondern zusammen mit diesem in die Brennkammer eingetragen und übernimmt dort die Funktion des Moderationsgases zumindest teilweise. Auf diese Weise kann das Rezirkulieren von Rauchgas, also die direkte Rückführung von Rauchgas in die Brennkammer zur Bereitstellung des für die Begrenzung der Verbrennungstemperatur erforderlichen Moderationsgases reduziert oder es kann darauf sogar völlig verzichtet werden. Dabei kann zweckmäßigerweise der Anteil des vom Brennstoff vor dessen Zuführung an die Brennkammer abgetrennten und als Moderationsgas verwendeten Transportmediums ebenso – wie die Menge an rezirkuliertem Rauchgas – variiert und den Erfordernissen entsprechend geregelt werden. Als Brennstoff kommt dabei vorzugsweise ein stark kohlenstoffhaltiger Brennstoff, insbesondere Kohle zum Einsatz; als besonders vorteilhaftes und inertes Transportmedium eignet sich in diesem Fall besonders Kohlendioxid.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht dabei vor, dass das zur Herstellung des fluiden Gemisches und zum Transport des Brennstoffs zur Brennkammer eingesetzte Transportmedium aus dem beim Verbrennungsprozess in der Brennkammer entstehenden Rauchgas gewonnenen wird. In diesem Falle wird also das Transportmedium innerhalb desselben Kraftwerks teilweise im Kreislauf geführt. Durch die zusätzliche Verwendung des Rauchgases als Transportmedium und Moderationsgas wird die Wirtschaftlichkeit des Kraftwerks erhöht.
- Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Transportmedium zum Fluidisieren des Brennstoffs zumindest teilweise aus dem Rauchgas eines anderen Oxyfuel-Prozesses gewonnen wird, der selbst im Übrigen nicht notwendigerweise ein Kraftwerksprozess sein muss. In diesem Falle werden also zwei oder mehr unterschiedliche Oxyfuel-Prozesse miteinander verkoppelt. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird also das – in der Regel überwiegend aus Kohlendioxid bestehende – Rauchgas eines Oxyfuel-Prozesses nicht sogleich entfernt und beispielsweise einer Sequestrierung zugeführt, sondern zunächst als Transportmedium zum Fluidisieren von Brennstoff und anschließend als Moderationsgas eingesetzt. Beispielsweise wird das Transportmedium aus dem Rauchgas eines ersten Kraftwerks oder Kraftwerksblocks gewonnen, um anschließend zum Transport von Brennstoff an ein zweites Kraftwerk oder einen zweiten Kraftwerksblock eingesetzt zu werden. Da ein Transport fluidisierter Brennstoffe auch über große Entfernungen von beispielsweise etlichen Kilometern gut zu bewältigen ist, können beide Oxyfuel-Prozesse auch an weit voneinander entfernten Standorten stattfinden. Zur Verbesserung der Transporteigenschaften kann das Rauchgas mittels geeigneter Einrichtungen komprimiert werden, um die Dichte des Transportmediums der Dichte des pulverisierten bzw. zu Staub gemahlenen Brennstoffs anzunähern. Weiterhin kann eine Einrichtung vorgesehen sein, mittels der das Rauchgas, aus dem das Transportmedium hergestellt werden soll, gereinigt werden kann, wie beispielsweise ein Elektrofilter oder eine kryogene Abluftreinigung, die mittels partieller Kondensation mit oder ohne anschließende Rektifikation arbeitet.
- Um die Transporteigenschaften weiter zu verbessern erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass sich das Transportmedium im fluiden Gemisch während eines zumindest überwiegenden Teils der Förderstrecke des Brennstoffs zur Brennkammer im flüssigen oder überkritischen Zustand befindet. Im Falle von Kohlendioxid als Transportmedium führt dies beispielsweise dazu, dass die Dichte des Transportmediums (464 g/l am kritischen Punkt) lediglich um den Faktor 2 oder noch darunter von der Dichte des Brennstoffes (bei Braun- oder Steinkohle typischerweise ca. 800–1000 g/l) abweicht, was den Leitungstransport wesentlich erleichtert.
- Bei Einsatz von flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid als Transportmedium erweist es sich als besonders günstig, wenn dieses bei der Förderung des pulverförmigen oder staubförmigen Brennstoffs einen Überschuss von 0,1 bis 1 Gewichtsanteil pro Gewichtsanteil Brennstoff aufweist und der Druck in der Transportleitung während der Förderung des Brennstoffs bei etwa 100 bis 150 bar beträgt.
- Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Oxyfuel-Kraftwerk gelöst, das eine Brennkammer umfasst, welche mit einer Zuführung für Sauerstoff, einer Zuführung für einen fluidisierten, pulver- oder staubförmigen Brennstoff und einer Zuführung für ein Moderationsgas sowie einer Ausleitung für verbranntes Rauchgas ausgerüstet ist, wobei das erfindungsgemäße Kraftwerk dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zuleitung für den Brennstoff zugleich als eine Zuleitung für zumindest einen Teil des Moderationsgases fungiert. Als Moderationsgas kommt dabei zumindest teilweise das zum Fluidisieren des Brennstoffs eingesetzte Transportmedium zum Einsatz, das durch die Brennstoffzuführung in die Brennkammer eingebracht wird.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Oxyfuel-Kraftwerks sieht vor, dass die Ausleitung für das Rauchgas mit einer Einrichtung zum Fluidisieren des Brennstoffes mit Rauchgas strömungsverbunden ist.
- Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (
1 ) zeigt schematisch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitendes Oxyfuel-Kraftwerk. - Das in der Zeichnung gezeigte Kraftwerk
1 weist eine Brennkammer2 auf, in der ein Brennstoff mit Sauerstoff unter Entstehung eines heißen Rauchgases verbrannt wird. Die dabei frei werdende Energie wird in an sich bekannter Weise zur Erzeugung von elektrischer, mechanischer oder thermischer Energie genutzt. Beispielsweise ist die Brennkammer2 über eine Gasturbine3 mit einem Generator4 zur Stromerzeugung wirkverbunden. Als Brennstoff kommt im Ausführungsbeispiel Kohle zum Einsatz, die, zu Pulver oder Staub gemahlen, in einem Kohlebunker6 bevorratet wird. Zum Transport der pulverförmigen Kohle zur Brennkammer2 wird diese fluidisert. Hierzu wird ein Transportmedium, im Ausführungsbeispiel flüssiges oder überkritisches Kohlendioxid, aus einem Drucktank7 über eine Druckleitung5 einer Mischkammer8 zugeführt. In der Mischkammer8 wird dem flüssigen oder überkritischen Kohlendioxid Kohle aus dem Kohlebunker6 beigemischt und mit diesem zu einem fluidem Medium vermischt. Das fluide Medium wird sodann über eine Druckzuleitung9 der Brennkammer2 zugeführt. Während des Transports in der Druckzuleitung9 verbleibt das im fluiden Medium enthaltene Kohlendioxid im flüssigen oder überkritischen Zustand. Kurz vor Erreichen der Brennkammer2 durchläuft das fluide Medium in der Druckzuleitung9 eine Trenneinrichtung11 , in der bei Bedarf ein Teil des Trägermediums vom pulverförmigen Brennstoff abgetrennt werden kann. Zumindest ein nicht unwesentlicher Teil des Trägermediums verbleibt jedoch im fluiden Medium und wird gemeinsam mit dem im fluiden Medium enthaltenen Brennstoff der Brennkammer2 zugeführt. Gleichzeitig wird Sauerstoff mit einer Reinheit von mindestens 95 Vol.-%, bevorzugt mindestens 99 Vol.-%, aus einer Gasversorgung12 über eine Sauerstoffzuleitung13 der Brennkammer2 zugeführt. Der Sauerstoff kann dabei in hier nicht gezeigter Weise Stufen zur Druckerhöhung und/oder Vorwärmung durchlaufen. - In der Brennkammer
2 wird der über die Druckzuleitung9 herangeführte Brennstoff mit dem über die Sauerstoffzuleitung13 herangeführten Sauerstoff unter Entstehung eines heißen Rauchgases verbrannt, welches im Fall der hier erläuterten Verbrennung von Kohle überwiegend aus Kohlendioxidgas besteht. Das zugleich mit dem Brennstoff eingetragene Transportmedium, im Ausführungsbeispiel Kohlendioxid, dient dabei als Moderationsgas zur Kontrolle der Temperatur in der Brennkammer2 . - Das über die Gasturbine
3 geführte Rauchgas wird, ggf. nach Durchlaufen weiterer, hier nicht gezeigter Energieerzeugungsstufen, wie beispielsweise einem Dampferzeuger, über eine Rauchgasableitung15 abgeführt. Das im Rauchgas enthaltene Kohlendioxid kann anschließend beispielsweise der Sequestrierung oder der sonstigen Verwendung zugeführt werden; zumindest ein Teil des Rauchgases wird jedoch im Ausführungsbeispiel an einem Dreiwegeventil16 aus der Rauchgasableitung15 entnommen und einer Rauchgasrückleitung17 zugeführt. In der Rauchgasrückleitung17 durchläuft das Rauchgas einen Kompressor18 und eine Reinigungsstufe20 , in der das Kohlendioxid von den übrigen Bestandteilen des Rauchgases zumindest weitgehend befreit wird. Anschließend wird das gereinigte Kohlendioxid in einem Verflüssiger21 druckverflüssigt und dem Drucktank7 zugeführt. Auf diese Weise wird das in der Brennkammer2 erzeugte Rauchgas zumindest teilweise als Transportmedium zum Fördern des Kohlepulvers zur Brennkammer2 eingesetzt. - An einem Dreiwegeventil
23 kann bei Bedarf ein Teil des in der Rauchgasrückleitung17 strömenden Rauchgases abgeführt und über eine Rezirkulationsleitung24 direkt als ein zusätzliches Moderationsgas in die Brennkammer2 eingespeist werden. Aufgrund des Umstandes, dass zumindest ein Teil des in der Brennkammer2 vorliegenden Moderationsgases in Gestalt des Transportmediums über die Druckzuleitung6 der Brennkammer2 zugeführt wurde, kann der Anteil des über die Rezirkulationsleitung24 eingespeisten Moderationsgases kleiner gehalten werden als dies bei üblichen Oxyfuel-Kraftwerken zum Erhalt der gleichen Verbrennungstemperatur der Fall ist. - Die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer
2 kann durch die Menge des in der Brennkammer2 anwesenden Moderationsgases beeinflusst werden; Die Menge des Moderationsgases kann wiederum beispielsweise durch die Regelung des Anteils des in der Trenneinrichtung11 abgetrennten Trägermediums und/oder durch eine regelbare Menge an über die Rezirkulationsleitung24 direkt in die Brennkammer2 zurückgeführten Rauchgases variiert werden. Weiterhin ist es möglich, das in der Trenneinrichtung11 abgetrennte Kohlendioxid ganz oder teilweise über eine Leitung25 in die Rauchgasrückleitung17 einzuspeisen und auf diese Weise zu rezyklieren. - Durch das erfindungsgemäße Verfahren besitzt das Transportmedium eine zusätzlichen Funktion als Moderationsgas, wodurch der Einsatz an rezykliertem Rauchgas als Moderationsgas reduziert werden kann. Insgesamt wird dadurch die Wirtschaftlichkeit des Kraftwerkbetriebs erhöht.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftwerk
- 2
- Brennkammer
- 3
- Gasturbine
- 4
- Generator
- 5
- Druckleitung
- 6
- Kohlebunker
- 7
- Drucktank
- 8
- Mischkammer
- 9
- Druckzuleitung
- 10
- 11
- Trenneinrichtung
- 12
- Gasversorgung
- 13
- Sauerstoffzuleitung
- 14
- 15
- Rauchgasableitung
- 16
- Dreiwegeventil
- 17
- Rauchgasrückleitung
- 18
- Kompressor
- 19
- 20
- Reinigungsstufe
- 21
- Verflüssiger
- 22
- 23
- Dreiwegeventil
- 24
- Rezikulationsleitung
- 25
- Leitung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10356480 A1 [0003]
- US 4765781 B1 [0004, 0005]
Claims (7)
- Verfahren zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks (
1 ), bei dem ein pulver- oder staubförmiger Brennstoff mit einem Transportmedium zu einem fluidem Gemisch vermischt und das fluide Gemisch zu einer Brennkammer (2 ) des Kraftwerks (1 ) transportiert wird, in die der Brennstoff, Sauerstoff sowie ein Moderationsgas eingeleitet und in welcher der Brennstoff mit dem Sauerstoff unter Entstehung eines Rauchgases verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das fluide Gemisch zumindest weitgehend ohne Abtrennung des Transportmediums vom Brennstoff in die Brennkammer (2 ) eingeleitet wird und das mit dem Brennstoff eingeleitete Transportmedium als Moderationsgas eingesetzt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Herstellung des fluiden Gemisches und zum Transport des Brennstoffs zur Brennkammer (
2 ) eingesetzte Transportmedium aus dem beim Verbrennungsprozess in der Brennkammer (2 ) entstehenden Rauchgas gewonnenen wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportmedium aus dem Rauchgas eines vom im Kraftwerk (
1 ) verlaufenden Oxyfuel-Prozesses unterschiedenen Oxyfuel-Prozess gewonnen wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Transportmedium während eines zumindest überwiegenden Teils der Förderstrecke des Brennstoffs zur Brennkammer (
2 ) im flüssigen oder überkritischen Zustand befindet. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Förderung des Brennstoffes das als Transportmedium eingesetzte flüssige oder überkritische Kohlendioxid einen Überschuss von 0,1 bis 1 Gewichtsanteil pro Gewichtsanteil Brennstoff bei einem Förderdruck von 100 bis 150 bar aufweist.
- Oxyfuel-Kraftwerk mit einer Brennkammer (
2 ), die mit einer Zuführung (13 ) für Sauerstoff, einer Zuführung (9 ) für einen fluidisierten, pulver- oder staubförmigen Brennstoff und einer Zuführung (24 ) für ein Moderationsgas sowie einer Ausleitung (15 ) für verbranntes Rauchgas ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (9 ) für den Brennstoff zugleich als eine Zuleitung für zumindest einen Teil des Moderationsgases fungiert. - Oxyfuel-Kraftwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleitung (
15 ) für das Rauchgas mit einer Einrichtung (8 ) zum Fluidisieren des Brennstoffes mit Rauchgas strömungsverbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010026792A DE102010026792B4 (de) | 2010-07-10 | 2010-07-10 | Verfahren zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010026792A DE102010026792B4 (de) | 2010-07-10 | 2010-07-10 | Verfahren zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010026792A1 true DE102010026792A1 (de) | 2012-01-12 |
DE102010026792B4 DE102010026792B4 (de) | 2012-02-16 |
Family
ID=45372507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010026792A Expired - Fee Related DE102010026792B4 (de) | 2010-07-10 | 2010-07-10 | Verfahren zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010026792B4 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2916075A1 (de) * | 2014-03-05 | 2015-09-09 | Alstom Technology Ltd | Verfahren und System zur Kraftstoffversorgung einer Brennkammer |
EP2916071A1 (de) * | 2014-03-05 | 2015-09-09 | Alstom Technology Ltd | Verbrennungssystem mit co2-sequestrierung und -rezirkulation |
US10240101B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-03-26 | Saudi Arabian Oil Company | Process for combustion of heavy oil residue |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2631185A1 (de) * | 1976-07-10 | 1978-01-19 | Texaco Development Corp | Verfahren zum erzeugen von synthesegas aus kohlenstoffhaltigen ausgangsfeststoffen |
DE3047734A1 (de) * | 1979-12-26 | 1981-10-08 | Texaco Development Corp., 10650 White Plains, N.Y. | Brenner zum vermischen einzelner einsatzstroeme zur bildung eines mehrphasengemisches zur umsetzung in einem partialoxidations-gaserzeuger |
DE3342216A1 (de) * | 1983-11-23 | 1985-06-05 | Rheinische Braunkohlenwerke AG, 5000 Köln | Verfahren zum eintragen von subbituminoeser feingemahlener kohle in einen unter ueberdruck arbeitenden vergasungsreaktor |
US4765781A (en) * | 1985-03-08 | 1988-08-23 | Southwestern Public Service Company | Coal slurry system |
US5170727A (en) * | 1991-03-29 | 1992-12-15 | Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation | Supercritical fluids as diluents in combustion of liquid fuels and waste materials |
EP0934904A2 (de) * | 1998-02-06 | 1999-08-11 | Texaco Development Corporation | Integration einer partiellen Oxidation in einem Direktreduktionssystem |
DE10356480A1 (de) | 2003-12-03 | 2005-07-07 | Loesche Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur pneumatischen Förderung von Feststoffen |
US20080155899A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-03 | Kellogg Brown & Root Llc | Methods for feedstock pretreatment and transport to gasification |
US20080256861A1 (en) * | 2005-10-14 | 2008-10-23 | Robert Erwin Van Den Berg | Coal to Liquid Processes |
WO2009013232A2 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-29 | Upm-Kymmene Corporation | Method and apparatus for producing synthesis gas from biomass |
US20090260585A1 (en) * | 2008-04-22 | 2009-10-22 | Foster Wheeler Energy Corporation | Oxyfuel Combusting Boiler System and a Method of Generating Power By Using the Boiler System |
-
2010
- 2010-07-10 DE DE102010026792A patent/DE102010026792B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2631185A1 (de) * | 1976-07-10 | 1978-01-19 | Texaco Development Corp | Verfahren zum erzeugen von synthesegas aus kohlenstoffhaltigen ausgangsfeststoffen |
DE3047734A1 (de) * | 1979-12-26 | 1981-10-08 | Texaco Development Corp., 10650 White Plains, N.Y. | Brenner zum vermischen einzelner einsatzstroeme zur bildung eines mehrphasengemisches zur umsetzung in einem partialoxidations-gaserzeuger |
DE3342216A1 (de) * | 1983-11-23 | 1985-06-05 | Rheinische Braunkohlenwerke AG, 5000 Köln | Verfahren zum eintragen von subbituminoeser feingemahlener kohle in einen unter ueberdruck arbeitenden vergasungsreaktor |
US4765781A (en) * | 1985-03-08 | 1988-08-23 | Southwestern Public Service Company | Coal slurry system |
US5170727A (en) * | 1991-03-29 | 1992-12-15 | Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation | Supercritical fluids as diluents in combustion of liquid fuels and waste materials |
EP0934904A2 (de) * | 1998-02-06 | 1999-08-11 | Texaco Development Corporation | Integration einer partiellen Oxidation in einem Direktreduktionssystem |
DE10356480A1 (de) | 2003-12-03 | 2005-07-07 | Loesche Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur pneumatischen Förderung von Feststoffen |
US20080256861A1 (en) * | 2005-10-14 | 2008-10-23 | Robert Erwin Van Den Berg | Coal to Liquid Processes |
US20080155899A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-03 | Kellogg Brown & Root Llc | Methods for feedstock pretreatment and transport to gasification |
WO2009013232A2 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-29 | Upm-Kymmene Corporation | Method and apparatus for producing synthesis gas from biomass |
US20090260585A1 (en) * | 2008-04-22 | 2009-10-22 | Foster Wheeler Energy Corporation | Oxyfuel Combusting Boiler System and a Method of Generating Power By Using the Boiler System |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10240101B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-03-26 | Saudi Arabian Oil Company | Process for combustion of heavy oil residue |
EP2916075A1 (de) * | 2014-03-05 | 2015-09-09 | Alstom Technology Ltd | Verfahren und System zur Kraftstoffversorgung einer Brennkammer |
EP2916071A1 (de) * | 2014-03-05 | 2015-09-09 | Alstom Technology Ltd | Verbrennungssystem mit co2-sequestrierung und -rezirkulation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102010026792B4 (de) | 2012-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE202005021659U1 (de) | Vorrichtung für Flugstromvergaser hoher Leistung | |
DE202006020601U1 (de) | Vorrichtung für Flugstrom-Vergasungsreaktoren hoher Leistung mit Kombinationsbrenner und Mehrbrenneranordnung | |
EP2067941A2 (de) | Kombikraftwerk mit Abgasrückführung und CO2-Abscheidung sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Kombikraftwerks | |
EP2686455B1 (de) | Verfahren zur heizwertregelung für abgase aus anlagen zur roheisenherstellung oder für synthesegas | |
WO2010046211A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schmelzreduktionsverfahrens | |
DE112013005578T5 (de) | Energieerzeugungssystem, Antriebsverfahren für Energieerzeugungssystem und Brennkammer | |
CH698638B1 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Gasturbinenanordnung umfassend die Einspritzung eines Verdünnungsmittels in die Gasturbinenanordnung. | |
WO2012038001A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur simultanen aufbereitung von festen brennstoffen und biomassen mit anschliessender vergasung | |
DE102010026792B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks | |
WO2011144401A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur regelung der temperatur von prozessgasen aus anlagen zur roheisenherstellung für die nutzung einer entspannungsturbine | |
EP0333991B1 (de) | Verfahren zum Fördern eines feinkörnigen bis staubförmigen Brennstoffes in einen unter erhöhtem Druck stehenden Vergasungsreaktor | |
AT508522A1 (de) | Reformergasbasiertes reduktionsverfahren mit vermindertem nox-ausstoss | |
DE3139209A1 (de) | "verfahren zum betrieb einer kombinierten gas-dampf-turbinenanlage und anlage zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE102014202236A1 (de) | Hilfsgaselement zum Befördern von Staubströmen | |
DE3642619A1 (de) | Kombiniertes gas/dampfturbinenkraftwerk mit wirbelschichtkohlevergasung | |
EP2364348A2 (de) | Verfahren und anlage zur versorgung eines reaktors zur erzeugung von rohsynthesegas | |
DE102010026793B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Versorgen eines Oxyfuel-Kraftwerks mit Brennstoff | |
DD244355A5 (de) | Verfahren zur herstellung eines mischgases sowie anlage zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE102012217890A1 (de) | Kombination von Druckaufladung und Dosierung für eine kontinuierliche Zuführung von Brennstaub in einen Flugstromvergasungsreaktor bei langen Förderstrecken | |
DE102011083850A1 (de) | Pneumatische Brennstoffzuführung von einem Dosiergefäß zu einem Vergasungsreaktor mit hohem Differenzdruck | |
DE102011083210B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur pneumatischen Förderung von Stäuben mit einer reduzierten Menge an Fluidisierungsgas | |
DE102016107468B9 (de) | Verfahren und Anlage zur Nutzung eines von einer Gaszerlegeeinrichtung bereitgestellten Zielgases | |
DE10056128A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage sowie eine dementsprechende Anlage | |
DE102012104866B4 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Schüttgutschleuseneinrichtung | |
WO2017054949A1 (de) | Gaszuführungselement zum befördern von staubströmen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120517 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MESSER GROUP GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: MESSER GROUP GMBH, 65843 SULZBACH, DE Effective date: 20120801 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150203 |