DE102010026793B4 - Method and apparatus for supplying an oxyfuel power plant with fuel - Google Patents

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Abstract

Zum Versorgen eines Oxyfuel-Kraftwerks mit pulver- oder staubförmigem Brennstoff wird dieser mit einem Transportmedium zu einem fluiden Gemisch vermischt und das fluide Gemisch zu einer Brennkammer des Kraftwerks transportiert, in die der Brennstoff, Sauerstoff sowie ein Moderationsgas eingeleitet und in welcher der Brennstoff mit dem Sauerstoff unter Entstehung eines Rauchgases verbrannt wird. Um die Wirtschaftlichkeit von Oxyfuel-Kraftwerken weiter zu verbessern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zumindest ein Teil des Rauchgases aufzufangen, zu reinigen und anschließend als Transportmedium zum Fluidisieren von staub- oder pulverförmigem Brennstoff einzusetzen. Im Falle, dass das Rauchgas überwiegend aus Kohlendioxid besteht, ist es vorteilhaft, das aus dem Rauchgas gewonnene Kohlendioxid vor seinem Einsatz als Transportmedium zu Verflüssigen oder in den überkritischen Zustand zu bringen. 1 soll mit der Zusammenfassung veröffentlicht werden.To supply an oxyfuel power plant with powdered or dusty fuel, it is mixed with a transport medium to form a fluid mixture and the fluid mixture is transported to a combustion chamber of the power plant, into which the fuel, oxygen and a moderation gas are introduced and in which the fuel is mixed with the Oxygen is burned to form a flue gas. In order to further improve the economy of oxyfuel power plants, it is proposed according to the invention to collect at least part of the flue gas, to clean it and then to use it as a transport medium for fluidizing dusty or powdery fuel. In the event that the flue gas consists predominantly of carbon dioxide, it is advantageous to liquefy the carbon dioxide obtained from the flue gas or to bring it into the supercritical state before it is used as a transport medium. 1 is to be published with the summary.

Description

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine entsprechende Vorrichtung.The invention further relates to a corresponding device.

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.In the so-called oxyfuel process, a fuel is burned with pure oxygen instead of the air usually used as the oxidant. "Pure oxygen" is to be understood here as meaning technical oxygen which is obtained, for example, by cryogenic air separation processes or in membrane plants and which contains no or only small admixtures of inert gases, such as nitrogen, carbon dioxide or noble gases, and a purity of typically at least 95% by volume. , preferably at least 99% by volume. Compared to conventional combustion processes with air, the oxyfuel process can achieve much higher flame temperatures. In order to control the temperatures in the furnace chamber, a portion of the flue gas is recycled as so-called recirculation or moderating gas in the combustion chamber and injected with fuel and oxygen into the combustion chamber. The temperature in the combustion chamber is dependent on the temperature of the recirculated flue gas mass flow, its ratio to the fuel mass flow and the air ratio. The oxyfuel process is also particularly suitable as a basis for power plant processes that allow separation and thus sequestration of the carbon dioxide (CO 2 ) produced during combustion. These power plant processes are therefore currently being intensively researched and developed worldwide.

Für die Verbrennungsvorgänge in Oxyfuel-Kraftwerken finden feste, flüssige oder gasfömige Brennstoffe Verwendung. Aufgrund der 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 fluidisiert und 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.For the combustion processes in oxyfuel power plants, solid, liquid or gaseous fuels are used. Due to the world wide availability especially hard coal or lignite is used, ground in suitable grinders to powder or dust and medium by means of suitable entry systems, such as solid fuel burners or lances, is registered in a combustion chamber of the power plant. To transport the pulverized coal to the combustion chamber, the coal is often "fluidized", ie mixed with a gaseous or liquid transport medium and brought into a flowable state, which allows the subsequent transport of the mixture through closed pipes. In the DE 103 56 480 A1 there is an example of the pneumatic transport of solids, in which coal dust is fluidized by adding a propellant gas, in particular air, nitrogen or a carbon dioxide-rich flue gas and through pipelines to the site, for example to a metallurgical treatment plant such as a blast furnace, out. In order to improve the flowability is further proposed in this document, the fluidized solid flow improver in the form of scale u. dergl.

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.From the US 4,765,781 B1 are known systems for the transport of powdered solids, in particular coal powder, in which liquid propellants are used. In these systems, the fluidization of the coal dust takes place in that the coal dust is mixed with the liquid transport medium to a flowable slurry and then can be transported as a liquid. Commonly used propellants are liquid fluoro-chloro-hydrocarbons or other hydrocarbons such as oil, methanol or LPG.

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. Ein ähnliches System wird in der US 4,206,610 B1 beschreiben.As an alternative to the aforementioned transport media is in the US 4,765,781 B1 proposed liquid carbon dioxide as a transport medium. According to the teaching of this document pulverized coal is pulverized after its grinding to fine dust at a pressure of about 65 bar to 105 bar with liquid carbon dioxide to a flowable slurry and transported to the storage bunkers of a power plant. There in special separators a relaxation of the mixture, in which the liquid carbon dioxide is converted into carbon dioxide gas and carbon dioxide snow. The carbon dioxide snow sublimates rapidly and is withdrawn together with the carbon dioxide gas. What remains is coal dust, which is blown in pneumatically with the help of air or nitrogen as propellant into the combustion chamber of the power plant. However, the power plant described there is a conventional power plant and not an oxyfuel power plant. A similar system is used in the US 4,206,610 B1 describe.

In der US 2008/0155899 A1 wird ein Verfahren zum Erzeugen von Synthesegas beschrieben, bei dem unter anderem überkritisches Kohlendioxid zur Fluidisierung von feingemahlenen Festbrennstoffen eingesetzt wird.In the US 2008/0155899 A1 describes a process for producing synthesis gas, in which, among other supercritical carbon dioxide for fluidizing finely ground solid fuels is used.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den fluidisierten Transport von Feststoffen, insbesondere von kohlenstaub, hinsichtlich des Einsatzes in Oxyfuel-Kraftwerken zu optimieren.The object of the present invention is to optimize the fluidized transport of solids, in particular of pulverized coal, with regard to the use in oxyfuel power plants.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist also dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des in der Brennkammer entstehenden Rauchgases aufgefangen, gereinigt und als Transportmedium zum Fluidisieren von pulverförmigen Brennstoff eingesetzt wird und dass das aufgefangene und gereinigte Rauchgas des ersten Kraftwerks als Transportmedium zur Zuführung des fluidisierten, pulverförmigen Brennstoffs an ein zweites Kraftwerk eingesetzt wird, wobei das erste Kraftwerk im Bereich einer Abbaustätte für Kohle und das zweite Kraftwerk in der Nähe einer Endlagerstätte für sequestriertes Kohlendioxid errichtet wurde. Hierzu wird das gereinigte Rauchgas mit dem pulver- oder staubförmigem Brennstoff zu einem fluiden Gemisch zusammengeführt, in dem den Brennstoff zu einer Brennkammer des gleichen oder eines anderen Kraftwerks oder einer anderen Einrichtung transportiert wird. Eine aufwändige Her- und Bereitstellung von Transportmedium zum Fluidisieren des Brennstoffs ist dadurch nicht mehr erforderlich, wodurch die Wirtschaftlichkeit von mit Festbrennstoff betriebenen Oxyfuel-Kraftwerken deutlich erhöht wird.The method according to the invention is thus characterized in that at least part of the flue gas produced in the combustion chamber is collected, cleaned and used as a transport medium for fluidizing pulverulent fuel and that the collected and purified flue gas of the first power plant as transport medium for supplying the fluidized, powdered fuel is used to a second power plant, wherein the first power plant in the region of Coal mine and second power plant was set up near a sequestrated carbon dioxide disposal site. For this purpose, the purified flue gas is combined with the powdery or pulverulent fuel to form a fluid mixture, in which the fuel is transported to a combustion chamber of the same or another power plant or another device. A costly preparation and supply of transport medium for fluidizing the fuel is thereby no longer necessary, whereby the profitability of solid fuel operated oxyfuel power plants is significantly increased.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das im fluiden Gemisch vorliegende Transportmedium zumindest teilweise der Brennkammer zugeführt und als Moderationsgas eingesetzt wird, um die Temperatur im Innern der Brennkammer zu kontrollieren. In diesem Falle dient das als Transportmedium für den Brennstoff eingesetzte Rauchgas zusätzlich als Moderationsgas, wodurch eine direkte Rezirkulation des Rauchgases eingeschränkt oder vollständig unterlassen werden kann. Zweckmäßigerweise wird der Anteil von Rauchgas, das auf diese Weise jeweils als Moderationsgas zum Einsatz kommt, den Anforderungen entsprechend und insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur in der Brennkammer geregelt.It proves to be advantageous if the present in the fluid mixture transport medium is at least partially supplied to the combustion chamber and used as a moderation gas to control the temperature inside the combustion chamber. In this case, the flue gas used as a transport medium for the fuel additionally serves as a moderating gas, whereby a direct recirculation of the flue gas can be restricted or completely omitted. Conveniently, the proportion of flue gas, which in this way is used in each case as moderating gas, according to the requirements and in particular regulated in dependence on the temperature in the combustion chamber.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das aus dem Rauchgas gewonnene Transportmedium nach der Fluidisierung des Brennstoffs im flüssigen oder überkritischen Zustand vorliegt. Das Transportmedium wird dabei zweckmäßigerweise durch geeignete Druckerhöhungseinrichtungen entweder vor, während oder nach der Durchmischung mit dem Brennstoff in den flüssigen oder überkritischen Zustand gebracht und in diesem Zustand zumindest über einen Großteil der Transportdistanz gehalten werden. Aufgrund der Verdichtung des Transpormediums wird dessen Dichte erhöht und so der Transport des fluidisierten Brennstoffs erleichtert.A preferred embodiment of the invention provides that the transport medium obtained from the flue gas after the fluidization of the fuel in the liquid or supercritical state is present. The transport medium is expediently brought into the liquid or supercritical state by suitable pressure-increasing devices either before, during or after the mixing with the fuel and kept in this state at least over a large part of the transport distance. Due to the compression of the transporming medium, its density is increased, thus facilitating the transport of the fluidized fuel.

Vorteilhafterweise kommt als Transportmedium aus dem Rauchgas gewonnenes Kohlendioxid zum Einsatz. Insbesondere beim Einsatz von Stein- oder Braunkohle als Brennstoff entsteht bei der Verbrennung mit Sauerstoff mit einer Reinheit von bevorzugt über 95 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 99 Vol.-%, ein Rauchgas, das ganz überwiegend aus Kohlendioxid besteht. Nach einer geeigneten Reinigungsstufe kann dieses Kohlendioxid in den gasförmigen, flüssigen oder überkritischen Zustand gebracht und als Transportmedium zum Fluidisieren des Brennstoffs eingesetzt werden.Advantageously, the transport medium obtained from the flue gas carbon dioxide is used. In particular, when using coal or lignite as a fuel is produced during combustion with oxygen having a purity of preferably over 95 vol .-%, more preferably at least 99 vol .-%, a flue gas, which consists entirely of carbon dioxide. After a suitable purification stage, this carbon dioxide can be brought into the gaseous, liquid or supercritical state and used as a transport medium for fluidizing the fuel.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung zum Versorgen eines Oxyfuel-Kraftwerks mit Brennstoff gemäß Anspruch 5 gelöst. Dabei ist eine Brennkammer eines ersten Oxyfuel-Kraftwerks mit einer Zuleitung für einen fluidisierten pulverförmigen oder staubförmigen Brennstoff und mit einer Zuleitung für Sauerstoff sowie mit einer Ausleitung für bei der Verbrennung des Brennstoffs mit dem Sauerstoff entstehendes Rauchgas eines zweiten Oxyfuel-Kraftwerks strömungsverbunden, wobei die Zuleitung für den fluidisierten Brennstoff jeweils eine Mischkammer umfasst, in die eine Feststoffzuführung und eine Zuleitung für ein Transportmedium einmündet. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleitung des ersten Kraftwerks für das Rauchgas mit Mitteln zum Herstellen eines Transportmediums zum Fluidisieren eines Brennstoffs strömungsverbunden ist, die mit der dem zweiten Kraftwerk zugeordneten Mischkammer zur Herstellung des-fluidisierten Brennstoffs und der in die Brennkammer des zweiten Kraftwerks einmündenden Brennstoffzuleitung wirkverbunden sind, wobei das erste Kraftwerk im Bereich einer Abbaustätte für Kohle und das zweite Kraftwerk in der Nähe einer Endlagerstätte für sequestriertes Kohlendioxid errichtet wurde.The object of the invention is also achieved by a device for supplying an oxyfuel power plant with fuel according to claim 5. In this case, a combustion chamber of a first oxyfuel power plant with a supply line for a fluidized powdery or dusty fuel and with a supply line for oxygen and with a discharge for the combustion of the fuel with the oxygen resulting flue gas of a second oxyfuel power plant is fluidly connected, wherein the supply line for the fluidized fuel in each case comprises a mixing chamber into which opens a solids supply and a supply line for a transport medium. The device according to the invention is characterized in that the outlet of the first power plant for the flue gas is fluidly connected to means for producing a transport medium for fluidizing a fuel associated with the second power plant associated mixing chamber for producing the fluidized-fluid and in the combustion chamber of the second The first power plant was built near a coal mine site and the second plant near a sequestrated carbon dioxide disposal site.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist also die Rauchgasableitung strömungstechnisch mit Mitteln verbunden, die zumindest einen Teil des Rauchgases rezyklieren und zum Herstellen eines für die Fluidisierung von Brennstoff bestimmten Transportmediums verwenden.In the apparatus according to the invention, therefore, the flue gas discharge is fluidically connected to means which recycle at least a portion of the flue gas and use for producing a certain for the fluidization of fuel transport medium.

Bevorzugt ist der Einrichtung zum Fluidisieren ein Kompressor zur Verflüssigung des als Transportmedium eingesetzten Rauchgases zugeordnet, um das Transportmedium zu verflüssigen oder in den überkritischen Zustand zu bringen.Preferably, the device for fluidizing a compressor for liquefying the flue gas used as a transport medium is assigned to liquefy the transport medium or to bring into the supercritical state.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Kompressor eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen des Rauchgases von Fremdstoffen vorgeschaltet ist. Dadurch wird insbesondere die Verflüssigung des Transportmediums erleichtert.An advantageous development of the invention is characterized in that the compressor is preceded by a cleaning device for cleaning the flue gas of foreign substances. As a result, in particular the liquefaction of the transport medium is facilitated.

Erfindungsgemäß werden zwei oder mehr Kraftwerke zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander gekoppelt. Dabei ist die Ausleitung für Rauchgas einem ersten Oxyfuel-Kraftwerks zugeordnet und die Einrichtung zum Fluidisieren mit einer Brennstoffzuleitung wirkverbunden, die wiederum mit einer Brennkammer eines zweiten Oxyfuel-Kraftwerks strömungsverbunden ist. Da der Transport fluidisierter Brennstoffe auch über große Distanzen gut zu bewältigen ist, können beide Kraftwerke dabei auch weit voneinander liegen. So wird ein erstes Oxyfuel-Kraftwerk, das in der Nähe einer Abbaustätte für Kohle errichtet wurde, zur Herstellung des Transportmediums genutzt, um die nicht in diesem Kraftwerk verbrannte Kohle in pulverisierter Form einem zweiten Oxyfuel-Kraftwerk zuzuführen, das beispielsweise in der Nähe einer Endlagerstätte für sequestriertes Kohlendioxid errichtet wurde. Auf diese Weise lässt sich der von Kohlendioxid über weite Strecken vermeiden.According to the invention, two or more power plants for carrying out the method according to the invention are coupled together. The outlet for flue gas is associated with a first oxyfuel power plant and the device for fluidizing with a fuel supply line operatively connected, which in turn is fluidly connected to a combustion chamber of a second oxyfuel power plant. Since the transport of fluidized fuels is easy to handle even over long distances, both power plants can also be far apart. For example, a first oxyfuel power plant built near a coal mine will be used to produce the transport medium to pulverize the coal not burned at that power plant Form to a second oxyfuel power plant, which was built, for example, in the vicinity of a final storage facility for sequestered carbon dioxide. In this way, the avoidance of carbon dioxide over long distances.

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.Reference to the drawings, an embodiment of the invention will be explained in more detail. The only drawing ( 1 ) schematically shows a working according to the inventive oxyfuel power plant.

Das in der Zeichnung gezeigte Kraftwerk 1 weist eine Brennkammer 2 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 Brennkammer 2 über eine Gasturbine 3 mit einem Generator 4 zur Stromerzeugung wirkverbunden. Als Brennstoff kommt im Ausführungsbeispiel Kohle zum Einsatz, die, zu Pulver oder Staub gemahlen, in einem Kohlebunker 6 bevorratet wird. Zum Transport der pulverförmigen Kohle zur Brennkammer 2 wird diese fluidisert. Hierzu wird ein Transportmedium, im Ausführungsbeispiel flüssiges oder überkritisches Kohlendioxid, aus einem Drucktank 7 über eine Druckleitung 5 einer Mischkammer 8 zugeführt. In der Mischkammer 8 wird dem flüssigen oder überkritischen Kohlendioxid Kohle aus dem Kohlebunker 6 beigemischt und mit diesem zu einem fluidem Medium vermischt. Das fluide Medium wird sodann über eine Druckzuleitung 9 der Brennkammer 2 zugeführt. Während des Transports in der Druckzuleitung 9 verbleibt das im fluiden Medium enthaltene Kohlendioxid im flüssigen oder überkritischen Zustand. Kurz vor Erreichen der Brennkammer 2 durchläuft das fluide Medium in der Druckzuleitung 9 eine Trenneinrichtung 11, in der bei Bedarf ein Teil des Trägermediums vom pulverförmigen Brennstoff abgetrennt werden kann. Zumindest ein nicht unwesentlicher Teil des Trägermediums verbleibt im Ausführungsbeispiel jedoch im fluiden Medium und wird gemeinsam mit dem im fluiden Medium enthaltenen Brennstoff der Brennkammer 2 zugeführt. Gleichzeitig wird Sauerstoff mit einer Reinheit von mindestens 95 Vol.-%, bevorzugt mindestens 99 Vol.-%, aus einer Gasversorgung 12 über eine Sauerstoffzuleitung 13 der Brennkammer 2 zugeführt. Der Sauerstoff kann dabei in hier nicht gezeigter Weise Stufen zur Druckerhöhung und/oder Vorwärmung durchlaufen.The power plant shown in the drawing 1 has a combustion chamber 2 on, in which a fuel is burned with oxygen to form a hot flue gas. The released energy is used in a conventional manner for the generation of electrical, mechanical or thermal energy. For example, the combustion chamber 2 over a gas turbine 3 with a generator 4 operatively connected to power generation. Coal is used as fuel in the exemplary embodiment, which, ground to powder or dust, in a coal bunker 6 is stored. For transporting the pulverized coal to the combustion chamber 2 this is fluidized. For this purpose, a transport medium, liquid or supercritical carbon dioxide in the embodiment, from a pressure tank 7 via a pressure line 5 a mixing chamber 8th fed. In the mixing chamber 8th Coal from the coal bunker is added to the liquid or supercritical carbon dioxide 6 mixed and mixed with this to a fluid medium. The fluid medium is then via a pressure feed line 9 the combustion chamber 2 fed. During transport in the pressure supply line 9 The carbon dioxide contained in the fluid medium remains in the liquid or supercritical state. Just before reaching the combustion chamber 2 passes through the fluid medium in the pressure supply line 9 a separator 11 in which, if necessary, part of the carrier medium can be separated from the pulverulent fuel. However, at least a not insignificant part of the support medium remains in the embodiment, however, in the fluid medium and, together with the fuel contained in the fluid medium of the combustion chamber 2 fed. At the same time, oxygen with a purity of at least 95% by volume, preferably at least 99% by volume, from a gas supply 12 via an oxygen supply line 13 the combustion chamber 2 fed. In this case, the oxygen can pass through stages for increasing the pressure and / or preheating in a manner not shown here.

In der Brennkammer 2 wird der über die Druckzuleitung 9 herangeführte Brennstoff mit dem über die Sauerstoffzuleitung 13 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 Brennkammer 2.In the combustion chamber 2 is the over the pressure supply line 9 brought fuel with the over the oxygen supply line 13 introduced oxygen burned to form a hot flue gas, which consists in the case of the combustion of coal described here mainly of carbon dioxide gas. The transport medium introduced at the same time as the fuel, in the exemplary embodiment carbon dioxide, serves as a moderating gas for controlling the temperature in the combustion chamber 2 ,

Das über die Gasturbine 3 geführte Rauchgas wird, ggf. nach Durchlaufen weiterer, hier nicht gezeigter Energieerzeugungsstufen, wie beispielsweise einem Dampferzeuger, zum Teil über eine Rauchgasableitung 15 abgeführt. Das im abgeführten Rauchgas enthaltene Kohlendioxid kann anschließend beispielsweise der Sequestrierung oder der sonstigen Verwendung zugeführt werden. Zumindest ein Teil des Rauchgases wird jedoch an einem Dreiwegeventil 16 aus der Rachgasableitung 15 entnommen und einer Rauchgasrückleitung 17 zugeführt. In der Rauchgasrückleitung 17 durchläuft das Rauchgas einen Kompressor 18 und eine Reinigungsstufe 20, in der das Kohlendioxid von den übrigen Bestandteilen des Rauchgases zumindest weitgehend befreit wird. Anschließend wird das gereinigte Kohlendioxid in einem Verflüssiger 21 druckverflüssigt und dem Drucktank 7 zugeführt. Auf diese Weise wird das in der Brennkammer 2 erzeugte Rauchgas zumindest teilweise als Transportmedium zum Fördern des Kohlepulvers zur Brennkammer 2 eingesetzt.That about the gas turbine 3 guided flue gas is, possibly after passing through further, not shown here power generation stages, such as a steam generator, partly via a flue gas discharge 15 dissipated. The carbon dioxide contained in the discharged flue gas can then be supplied, for example, the sequestration or other use. However, at least part of the flue gas will be at a three-way valve 16 from the throat gas discharge 15 taken and a flue gas return line 17 fed. In the flue gas return line 17 the flue gas passes through a compressor 18 and a cleaning step 20 in which the carbon dioxide is at least largely freed from the other constituents of the flue gas. Subsequently, the purified carbon dioxide in a condenser 21 liquefied and the pressure tank 7 fed. That's how it works in the combustion chamber 2 generated flue gas at least partially as a transport medium for conveying the carbon powder to the combustion chamber 2 used.

An einem Dreiwegeventil 23 kann bei Bedarf ein Teil des in der Rauchgasrückleitung 17 strömenden Rauchgases abgeführt und über eine Rezirkulationsleitung 24 direkt als ein zusätzliches Moderationsgas in die Brennkammer 2 eingespeist werden. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, das Transportmedium in der Trenneinrichtung 11 weitgehend vollständig aus dem fluiden Gemisch aus Brennstoff und Transportmedium zu entfernen und das für die Kontrolle des Verbrennungsvorgangs in der Brennkammer 2 erforderliche Moderationsgas ausschließlich über die Rezirklulationsleitung 24 zuzuführen. Aufgrund des Umstandes, dass zumindest ein Teil des in der Brennkammer 2 vorliegenden Moderationsgases in Gestalt des Transportmediums über die Druckzuleitung 6 der Brennkammer 2 zugeführt werden kann, kann in vielen Fällen der Anteil des über die Rezirkulationsleitung 24 eingespeisten Moderationsgases kleiner gehalten werden als dies bei üblichen Oxyfuel-Kraftwerken zum Erhalt der gleichen Verbrennungstemperatur der Fall ist.At a three-way valve 23 If necessary, part of the in the flue gas return line 17 flowing flue gas and discharged via a recirculation line 24 directly as an additional moderation gas in the combustion chamber 2 be fed. It is also possible in the context of the invention, the transport medium in the separator 11 largely completely removed from the fluid mixture of fuel and transport medium and that for the control of the combustion process in the combustion chamber 2 required moderation gas exclusively via the Rezirklulationsleitung 24 supply. Due to the fact that at least part of the combustion chamber 2 present moderation gas in the form of the transport medium via the pressure supply line 6 the combustion chamber 2 can be fed, in many cases, the proportion of the recirculation line 24 fed moderation gas be kept smaller than is the case with conventional oxyfuel power plants to obtain the same combustion temperature.

Die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 2 kann durch die Menge des in der Brennkammer 2 anwesenden Moderationsgases beeinflusst werden; Die Menge des Moderationsgases kann wiederum beispielsweise durch die Regelung des Anteils des in der Trenneinrichtung 11 abgetrennten Trägermediums und/oder durch eine regelbare Menge an über die Rezirkulationsleitung 24 direkt in die Brennkammer 2 zurückgeführten Rauchgases variiert werden. Weiterhin ist es möglich, das in der Trenneinrichtung 11 abgetrennte Kohlendioxid ganz oder teilweise über eine Leitung 25 in die Rauchgasrückleitung 17 einzuspeisen und auf diese Weise zu rezyklieren.The combustion temperature in the combustion chamber 2 can by the amount of in the combustion chamber 2 be influenced present moderation gas; The amount of moderation gas, in turn, for example, by regulating the proportion of in the separator 11 separated carrier medium and / or by a controllable amount of on the recirculation line 24 directly into the combustion chamber 2 recycled flue gas can be varied. Furthermore, it is possible that in the separator 11 separated carbon dioxide completely or partially via a pipe 25 into the flue gas return line 17 feed and recycle in this way.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Rauchgas einer zusätzlichen Funktion als Transportmedium und/oder als Moderationsgas zugeführt und auf diese Weise die Wirtschaftlichkeit des Kraftwerkbetriebs erhöht.With the method according to the invention, the flue gas is supplied to an additional function as a transport medium and / or as a moderating gas and in this way increases the efficiency of the power plant operation.

Claims (7)

Verfahren zum Versorgen von Oxyfuel-Kraftwerken mit Brennstoff, bei dem ein pulver- oder staubförmiger Brennstoff mit einem Transportmedium zu einem fluiden Gemisch vermischt und das fluide Gemisch zu einer Brennkammer (2) eines ersten Kraftwerks (1) transportiert wird, in die der Brennstoff, Sauerstoff sowie ein Moderationsgas eingeleitet werden kann und in welcher der Brennstoff mit dem Sauerstoff unter Entstehung eines Rauchgases verbrannt wird, und zumindest ein Teil des in der Brennkammer (2) entstehenden Rauchgases aufgefangen, gereinigt und als Transportmedium des fluidisierten, pulverförmigen Brennstoffs eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das aufgefangene und gereinigte Rauchgas des ersten Kraftwerks als Transportmedium zur Zuführung des fluidisierten, pulverförmigen Brennstoffs an ein zweites Kraftwerk eingesetzt wird, wobei das erste Kraftwerk im Bereich einer Abbaustätte für Kohle und das zweite Kraftwerk in der Nähe einer Endlagerstätte für sequestriertes Kohlendioxid errichtet wurde.Method for supplying oxyfuel power plants with fuel, in which a pulverulent or pulverulent fuel is mixed with a transport medium to form a fluid mixture and the fluid mixture is conveyed to a combustion chamber ( 2 ) of a first power plant ( 1 ), in which the fuel, oxygen and a moderating gas can be introduced and in which the fuel is burned with the oxygen to form a flue gas, and at least a portion of the in the combustion chamber ( 2 ) collected flue gas, cleaned and used as a transport medium of the fluidized powdered fuel, characterized in that the collected and purified flue gas of the first power plant is used as a transport medium for supplying the fluidized powdered fuel to a second power plant, wherein the first power plant in Coal mine site and the second power plant near a sequestrated carbon dioxide disposal site. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportmedium zumindest teilweise der Brennkammer (2) des zweiten Kraftwerks zugeführt und als Moderationsgas eingesetzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the transport medium at least partially the combustion chamber ( 2 ) supplied to the second power plant and is used as a moderating gas. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Rauchgas gewonnene Transportmedium nach der Fluidisierung des Brennstoffs im flüssigen oder überkritischen Zustand vorliegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the transport medium obtained from the flue gas after the fluidization of the fuel in the liquid or supercritical state is present. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Transportmedium aus dem Rauchgas gewonnenes Kohlendioxid zum Einsatz kommt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as transport medium from the flue gas obtained carbon dioxide is used. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem ersten und einem zweiten Kraftwerk (1), die jeweils eine Brennkammer (2) und eine mit der Brennkammer (2) strömungsverbundene Brennstoffzuleitung (9) für einen fluidisierten pulverförmigen oder staubförmigen Brennstoff, und eine mit der Brennkammer (2) strömungsverbundene Zuleitung (13) für Sauerstoff sowie einer Ausleitung (15) für bei der Verbrennung des Brennstoffs mit dem Sauerstoff entstehendes Rauchgas aufweisen, wobei die Zuleitung (9) für den fluidisierten Brennstoff jeweils eine Mischkammer (8) umfasst, in die eine Feststoffzuführung und eine Zuleitung (5) für ein Transportmedium einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleitung (15) des ersten Kraftwerks mit Mitteln (18, 20, 21) zum Herstellen des Transportmediums zum Fluidisieren des Brennstoffs strömungsverbunden ist, die mit der dem zweiten Kraftwerk (1) zugeordneten Mischkammer (8) zur Herstellung des fluidisierten Brennstoffs und der in die Brennkammer (2) des zweiten Kraftwerks (1) einmündenden Brennstoffzuleitung (9) wirkverbunden sind, wobei das erste Kraftwerk im Bereich einer Abbaustätte für Kohle und das zweite Kraftwerk in der Nähe einer Endlagerstätte für sequestriertes Kohlendioxid errichtet wurde.Device for carrying out a method according to one of the preceding claims, having a first and a second power plant ( 1 ), each having a combustion chamber ( 2 ) and one with the combustion chamber ( 2 ) flow-connected fuel supply line ( 9 ) for a fluidized powdery or dusty fuel, and one with the combustion chamber ( 2 ) flow-connected supply line ( 13 ) for oxygen and a discharge ( 15 ) for combustion of the fuel with the oxygen arising flue gas, wherein the supply line ( 9 ) for the fluidized fuel in each case a mixing chamber ( 8th ) into which a solids feed and a feed line ( 5 ) for a transport medium, characterized in that the discharge ( 15 ) of the first power plant with means ( 18 . 20 . 21 ) is fluidly connected to produce the transport medium for fluidizing the fuel, which is connected to the second power plant ( 1 ) associated mixing chamber ( 8th ) for the production of the fluidized fuel and into the combustion chamber ( 2 ) of the second power plant ( 1 ) opening fuel supply ( 9 ), with the first power plant being built near a coal mine site and the second plant near a sequestrated carbon dioxide disposal site. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung zum Fluidisieren jeweils ein Kompressor (21) zum Verflüssigen des als Transportmedium eingesetzten Rauchgases zugeordnet ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the device for fluidizing in each case a compressor ( 21 ) is assigned to the liquefying of the flue gas used as a transport medium. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kompressor (21) eine Reinigungseinrichtung (20) zum Reinigen des Rauchgases von Fremdstoffen vorgeschaltet ist.Device according to claim 6, characterized in that the compressor ( 21 ) a cleaning device ( 20 ) is connected upstream of the flue gas of foreign substances.
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