DE102011113623A1 - gas turbine - Google Patents
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Abstract
Für eine Koppelung des Gasturbinenprozesses mit der allothermen Vergasung, insbesondere mittels Wasserdampf, von Festbrennstoffen wird zur Vermeidung von Heatpipes (26), die mit gefährlichen flüssigen Alkali-Metallen betrieben werden müssen, eine zweite Brennkammer (25) außer der Brennkammer (6) der Dampfturbine vorgesehen, deren Wärme auf einem niedrigeren Temperaturenniveau und damit mit ungefährlichen Mitteln den übrigen Prozessen zur Verfügung gestellt werden kann.For a coupling of the gas turbine process with the allothermal gasification, in particular by means of water vapor, solid fuels is to avoid heat pipes (26), which must be operated with hazardous liquid alkali metals, a second combustion chamber (25) except the combustion chamber (6) of the steam turbine provided, the heat can be provided at a lower temperature level and thus with non-hazardous means the other processes.
Description
I. AnwendungsgebietI. Field of application
Die Erfindung betrifft eine feststoffbefeuerte Gasturbine.The invention relates to a solids-fired gas turbine.
II. Technischer HintergrundII. Technical background
In der Thermodynamik sind zahlreiche Prozesse zur Wandlung von chemisch gebundener Energie in mechanische oder elektrische Energie bekannt. Man unterscheidet hierbei Prozesse, bei denen jeder Brennstoff eingesetzt werden kann, von solchen, die nur einigen wenigen (edleren) Brennstoffen vorbehalten sind. Die Prozesse, die nur wenigen Brennstoffen vorbehalten sind, haben zumeist einen deutlich höheren Prozesswirkungsgrad, so dass immer das Bestreben besteht, diese Prozesse auch unedleren Brennstoffen zugänglich zu machen.In thermodynamics, numerous processes for the conversion of chemically bound energy into mechanical or electrical energy are known. One differentiates thereby processes, with which each fuel can be used, of those, which are reserved for only a few (nobler) fuels. The processes, which are reserved for only a few fuels, usually have a significantly higher process efficiency, so that there is always a desire to make these processes accessible even to less noble fuels.
So gehört zum Beispiel der Clausius-Rankine-Prozess (Dampf-Kraft-Prozess) zu der Kategorie, bei dem mittels Verbrennung in einem Dampferzeuger jeder Brennstoff eingesetzt werden kann, während ein Joule-Prozess (Gasturbinen-Prozess) nur flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen vorbehalten ist. Gasturbinen sind Arbeitsmaschinen, bei denen kalte Luft in einem Verdichter komprimiert, danach in einer Brennkammer durch Verbrennung brennbarer Stoffe erhitzt und letztlich in einer Turbine entspannt wird. Da die Entspannung des Gases auf deutlich höherer Temperatur erfolgt als die Kompression, wird bei diesem Prozess mechanische Arbeit frei. Die Nutzung von festen Brennstoffen scheitert stets an der Problematik, dass die Verbrennung von Feststoff stets auch Aschepartikel erzeugt, die im Rauchgas vorhanden sind. Gasturbinen vertragen keine staubförmigen Partikel. Es gibt daher zahlreiche Ansätze, die Staubpartikel vor dem Eintritt in die Gasturbine zu entfernen. Letztlich führen aber all diese Verfahren zu einem deutlichen Verlust an Wirkungsgrad des Joule-Prozesses.For example, the Clausius-Rankine process (steam-power process) belongs to the category where combustion in a steam generator can use any fuel, while a joule process (gas turbine process) only uses liquid or gaseous fuels is. Gas turbines are work machines in which cold air is compressed in a compressor, then heated in a combustion chamber by combustion of combustibles and finally expanded in a turbine. Since the relaxation of the gas takes place at a much higher temperature than the compression, mechanical work is released in this process. The use of solid fuels always fails due to the problem that the combustion of solid always produces ash particles, which are present in the flue gas. Gas turbines do not tolerate dust-like particles. There are therefore numerous attempts to remove the dust particles before entering the gas turbine. Ultimately, however, all these methods lead to a significant loss of efficiency of the Joule process.
In der Patentschrift
Eine Weiterentwicklung stellt die Anmeldung
Hierbei wird die für die allotherme Vergasung erforderliche Wärme aus der Brennkammer einer Gasturbine ausgekoppelt und mittels Heatpipe-Systemen in eine allotherme Vergasungskammer eingekoppelt. Das im allothermen Vergaser produzierte Synthesegas wird nach einer Gasreinigung der Brennkammer der Gasturbine zugeführt. Die für die Beheizung der Vergasungskammer erforderliche Wärme ist gemäß des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik als zusätzliche Wärme im Synthesegas enthalten und wird somit in einem kurzen Kreislauf wieder zum Vergaser geführt. Der zweite Teil der im Synthesegas enthaltenen Wärme entspricht der chemisch gebundenen Energie des Brennstoffs und ist im Synthesegas überwiegend als chemisch gebundene Wärme vorhanden, zum kleinen Teil auch als latente oder fühlbare Wärme. Diese Wärme wird in der Gasturbine vollständig zur Beheizung der verdichteten Luft genutzt, so dass der Prozess mit gleichem Wirkungsgrad abläuft wie beim Einsatz von Edelenergieträgern wie zum Beispiel Erdgas.Here, the heat required for the allothermal gasification is decoupled from the combustion chamber of a gas turbine and coupled by means of heat pipe systems in an allothermic gasification chamber. The synthesis gas produced in the allothermal gasifier is fed to the gas turbine after gas purification of the combustion chamber. The heat required for the heating of the gasification chamber is contained according to the 1st law of thermodynamics as additional heat in the synthesis gas and is thus performed in a short cycle back to the gasifier. The second part of the heat contained in the synthesis gas corresponds to the chemically bound energy of the fuel and is present in the synthesis gas predominantly as chemically bound heat, to a lesser extent as latent or sensible heat. This heat is used in the gas turbine completely for heating the compressed air, so that the process proceeds with the same efficiency as the use of precious energy sources such as natural gas.
Der Prozess ist jedoch aufgrund der Auskopplung von Wärme aus der Brennkammer der Gasturbine und der Einkopplung in einen allothermen Vergaser sehr aufwändig gestaltet. Der Wärmetransport von der Brennkammer in den Vergaser erfolgt mittels Heatpipes, in denen beim erforderlichen Temperaturbereich flüssige Alkali-Metalle in metallischer Form als Wärmeträger erforderlich sind. Diese Medien bringen stets eine latente Gefahr des Austretens mit sich, was zur stark exothermen Reaktionen mit der Bildung von stark ätzenden Alkali-Oxiden oder Alkali-Hydroxiden führt.However, the process is designed very complex due to the extraction of heat from the combustion chamber of the gas turbine and the coupling in an allothermal carburetor. The heat transfer from the combustion chamber into the carburettor takes place by means of heat pipes, in which liquid alkali metals in metallic form as heat transfer medium are required at the required temperature range. These media always carry a latent risk of leakage, leading to highly exothermic reactions with the formation of highly corrosive alkali oxides or alkali hydroxides.
III. Darstellung der ErfindungIII. Presentation of the invention
a) Technische Aufgabea) Technical task
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, die Wirkungsgradpotentiale des neuartigen Verfahrens beizubehalten und gleichzeitig die Gefahren der Alkali-Metalle zu minimieren bzw. komplett zu vermeiden.It is therefore the object of the invention to maintain the efficiency potentials of the novel process and at the same time to minimize or completely avoid the dangers of the alkali metals.
b) Lösung der Aufgabeb) Solution of the task
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is solved by the features of
Indem in einer zweiten, von der Brennkammer der Gasturbine getrennten, Brennkammer verdichtete Frischluft sowie ein Brennstoff miteinander verbrannt, in aller Regel unter Überdruck verbrannt, werden, und die Wärme aus dieser Verbrennung der zweiten Brennkammer dem allothermen Vergasungsprozess zur Fügung gestellt wird, ist wegen des niedrigeren Temperaturenniveaus der Verbrennung in der zweiten Brennkammer gegenüber des Temperaturenniveaus in der Brennkammer der Gasturbine auch bei Verwendung von Heatpipes die Gefahr des Austretens flüssiger Alkali-Metalle nicht gegeben, da diese wegen des niedrigeren Temperaturenniveaus nicht benötigt werden sondern andere, ungefährlichere Wärmeträger hierfür verwendet werden können.By in a second, separate from the combustion chamber of the gas turbine combustion chamber compressed fresh air and a fuel burned together, usually burned under pressure, and the heat from this combustion of the second combustion chamber is provided to the allothermal gasification process is due to the lower temperature levels of combustion in the second combustion chamber compared to Temperature levels in the combustion chamber of the gas turbine, even with the use of heat pipes, the risk of leakage of liquid alkali metals not given because they are not needed because of the lower temperature levels but other, safer heat transfer medium can be used for this purpose.
Dabei kann die Frischluft für diese zweite Brennkammer separat aufbereitet, also verdichtet, und auch separat danach wieder entspannt werden. Als Brennstoff wird dabei vorzugsweise ein Teil des in der Vergasungskammer erzeugten Produktgases verwendet, es kann jedoch auch jeder andere Brennstoff verwendet werden.In this case, the fresh air for this second combustion chamber can be treated separately, so compressed, and also be relaxed again afterwards. The fuel used is preferably part of the product gas generated in the gasification chamber, but any other fuel may be used.
Vorzugsweise wird jedoch in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung ein erster Teilstrom der für den Gasturbinen-Prozess verdichteten Frischluft vor der Brennkammer der Gasturbine (unter bestimmten Umständen auch erst nach dieser Brennkammer) abgezogen und der zweiten Brennkammer zugeführt. Dies spart den Aufwand einer separaten Aufbereitung.Preferably, however, in a first embodiment according to the invention, a first partial flow of compressed for the gas turbine process fresh air before the combustion chamber of the gas turbine (under certain circumstances, only after this combustion chamber) withdrawn and fed to the second combustion chamber. This saves the effort of a separate preparation.
Dieser Teilstrom der verdichteten Frischluft kann zusätzlich vor Einbringen in die zweite Brennkammer noch nachverdichtet werden, um Druckverluste auszugleichen, was vorzugsweise mittelst einer Strahl-Pumpe geschieht, die beispielsweise mittels eines Teiles des Dampfes betrieben werden kann, der ohnehin zum Einbringen der benötigten Wärme und/oder Fluidisieren der Wirbelschicht in der Vergasungskammer für den Festbrennstoff benötigt wird.This partial flow of the compressed fresh air can be additionally recompressed prior to introduction into the second combustion chamber to compensate for pressure losses, which is preferably done by means of a jet pump, which can be operated for example by means of a portion of the steam, anyway for introducing the required heat and / or fluidizing the fluidized bed in the gasification chamber is required for the solid fuel.
Die in der zweiten Brennkammer entstehende Verbrennungs-Wärme kann für den Prozess auf unterschiedliche Weise genutzt werden:
Die eine Lösung besteht darin, dass diese zweite Brennkammer eine separate Brennkammer ist, die also ausschließlich für die Verbrennung der dort eingeleiteten Luft mit dem dort eingeleiteten Brennstoff benutzt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Prozesse in dieser separaten Brennkammer unabhängig von anderen Prozessen sehr genau geregelt werden können.The combustion heat generated in the second combustion chamber can be used for the process in different ways:
The one solution is that this second combustion chamber is a separate combustion chamber, which is thus used exclusively for the combustion of the air introduced there with the fuel introduced there. This has the advantage that the processes in this separate combustion chamber can be controlled very accurately independently of other processes.
Aus dieser zweiten, separaten Brennkammer kann nun einerseits Wärme ausgekoppelt und der Vergasungskammer zugeführt werden mithilfe von Heatpipes, wofür vorzugsweise die zweite Brennkammer nicht allzu weit entfernt von der Vergasungskammer angeordnet werden sollte, sondern möglichst nahe daran.From this second, separate combustion chamber on the one hand heat can now be coupled and fed to the gasification chamber using heat pipes, for which preferably the second combustion chamber should not be located too far away from the gasification chamber, but as close as possible.
Des Weiteren enthalten die dieser zweiten Brennkammer entweichenden Brenngase sehr viel Wärme. Diese Brenngase werden daher dem Gasturbinenprozess wieder zugeführt, indem sie vorzugsweise wie die Brenngase aus der Brennkammer der Gasturbine in deren Expander eingeleitet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Brenngase aus der zweiten Brennkammer zunächst mit einem Teil des Produktgas des zu vermischen und der ersten Brennkammer des Gasturbinenprozesses zuzuführen. Auch eine Zuführung in die Vergasungskammer als Fluidisierungsmittel – oder gemischt mit Produktgas als Brennstoff – ist denkbar.Furthermore, the combustion gases escaping from this second combustion chamber contain a great deal of heat. These fuel gases are therefore returned to the gas turbine process by being preferably introduced from the combustion chamber of the gas turbine in the expander as the fuel gases. Another possibility is to first mix the combustion gases from the second combustion chamber with a portion of the product gas and to supply them to the first combustion chamber of the gas turbine process. Also, a supply in the gasification chamber as a fluidizing agent - or mixed with product gas as a fuel - is conceivable.
Eine andere Lösung besteht darin, dass als zweite Brennkammer die Vergasungskammer selbst benutzt wird.Another solution is that the gasification chamber itself is used as the second combustion chamber.
Dann wird die verdichtete Frischluft für die zweite Brennkammer, also beispielsweise der von der verdichteten Frischluft für den Gasturbinenprozess abgezweigte Teilstrom, der Vergasungskammer, insbesondere der dortigen Wirbelschicht, zugeführt und dort mit einem Teil des dort eingebrachten Festbrennstoffes und/oder mit einem Teil des in die Vergasungskammer rezirkulierten Produktgases verbrannt.Then, the compressed fresh air for the second combustion chamber, so for example, the branched off from the compressed fresh air for the gas turbine process substream, the gasification chamber, in particular the local fluidized bed, fed and there with a part of the introduced there solid fuel and / or with a part of the in the Gasification chamber recirculated product gas burned.
Der Vorteil besteht darin, dass der bauliche Aufwand verringert wird, weil keine separate Brennkammer benötigt wird. Der weitere Vorteil besteht darin, dass die bei der Verbrennung entstehende Wärme sich bereits in der Vergasungskammer befindet, und nicht erst dorthin transportiert werden muss.The advantage is that the structural complexity is reduced because no separate combustion chamber is needed. The further advantage is that the heat produced during the combustion is already in the gasification chamber, and does not have to be transported there first.
Der Nachteil besteht darin, dass diese Verbrennung innerhalb der Vergasungskammer abläuft und nicht getrennt von dieser gesteuert und geregelt werden kann.The disadvantage is that this combustion takes place within the gasification chamber and can not be controlled and regulated separately from it.
Ein Wärmetransport ist nur noch innerhalb der Vergasungskammer notwendig, wird dort jedoch in der Regel durch die vorhandene Wirbelschicht als Wärmeträger erfüllt:
So kann die zirkulierende Wirbelschicht in einem Bereich, in dem primär eine Verbrennung stattfindet, exotherm sein, und in einem anderen Bereich, in dem primär die Vergasung des Festbrennstoffes stattfindet, endotherm. Einen Wärmeaustausch zwischen diesen beiden Bereichen ist jedoch durch die Zirkulation der Wirbelschicht quasi selbsttätig gegeben.A heat transfer is only necessary within the gasification chamber, but is there usually fulfilled by the existing fluidized bed as a heat transfer medium:
Thus, the circulating fluidized bed may be exothermic in an area where combustion primarily occurs, and endothermic in another area where primarily the solid fuel gasification takes place. However, a heat exchange between these two areas is quasi automatically given by the circulation of the fluidized bed.
Auch die Aufbereitung des für die Vergasungskammer als Hybridisierungsmittel benötigten Dampfes kann in den Gesamt-Prozess sinnvoll eingebunden werden:
Die dem Expander, etwa der Turbine, des Gasturbinenprozesses entweichenden Abgase enthalten immer noch sehr viel Wärme, die genutzt werden kann. Zum einen kann damit ein Aufheizen der verdichteten Luft für den Gasturbinen-Prozess durchgeführt werden, was dessen Effizienz steigert. Zum anderen kann damit das Verdampfen des Wassers und/oder Aufheizen des bereits erzeugten Dampfes für den Vergasungsprozess bewirkt werden.The treatment of the vapor required for the gasification chamber as a hybridization agent can also be usefully integrated into the overall process:
The exhaust gases escaping the expander, such as the turbine, of the gas turbine process still contain a lot of heat, which can be used. On the one hand, this can be used to heat the compressed air for the gas turbine process, which increases its efficiency. On the other hand, this can cause the vaporization of the water and / or heating of the already generated steam for the gasification process.
Da diese beiden Aufheiz-Vorgänge auf unterschiedlichen Temperaturenniveaus ablaufen, ist es sinnvoll, die Abgase aus dem Expander zunächst zum Aufheizen der verdichteten Luft und erst anschließend auf dem dann wieder etwas niedrigeren Temperaturniveau zum Verdampfen des Wassers oder Aufheizen des bereits erzeugten Dampfes zu benutzen. Since these two heating processes occur at different temperature levels, it makes sense to use the exhaust gases from the expander first for heating the compressed air and only then at the then slightly lower temperature level for evaporating the water or heating the already generated steam.
Zur Durchführung des Verfahrens wird also eine Vorrichtung benötigt, die neben einer Gasturbine mit Verdichter, Brennkammer und Expander eine Vergasungskammer zum Vergasen eines Festbrennstoffes umfasst, wobei letztere vorzugsweise mittels einer Wirbelschicht betrieben wird, und das dort erzeugte Rohgas vorzugsweise über einem Gaswäscher geeinigt wird. Ferner wird außer der Brennkammer der Gasturbine eine zweite Brennkammer benötigt, die separat vorhanden sein kann oder für die die Vergasungskammer benutzt werden kann.To carry out the method, therefore, a device is needed which comprises, in addition to a gas turbine with compressor, combustion chamber and expander, a gasification chamber for gasifying a solid fuel, the latter preferably being operated by means of a fluidized bed, and the raw gas produced there being preferably combined via a gas scrubber. Further, in addition to the combustion chamber of the gas turbine, a second combustion chamber is needed, which may be present separately or for which the gasification chamber can be used.
Im ersteren Fall ist eine Wärme-leitende Verbindung vorzugsweise in Form von Heatpipes zwischen dieser separaten zweiten Brennkammer und der Vergasungskammer notwendig.In the former case, a heat-conductive connection is preferably necessary in the form of heat pipes between this separate second combustion chamber and the gasification chamber.
Vorzugsweise ist weiterhin ein Wärmetauscher zum Aufheizen der verdichteten Frischluft für die Gasturbine vorhanden sowie ein Wärmetauscher zum Verdampfen von Wasser zwecks Erzeugung des Fluidisierungs-Dampfes, die vorzugsweise beide mit den Abgasen des Expanders aus der Gasturbine betrieben werden.Preferably, a heat exchanger is also provided for heating the compressed fresh air for the gas turbine, and a heat exchanger for evaporating water for generating the fluidizing steam, which are preferably both operated with the exhaust gases of the expander from the gas turbine.
c) Ausführungsbeispielec) embodiments
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments according to the invention are described in more detail below by way of example. Show it:
In der
Da dieser Vergasungsprozess allotherm abläuft, muss außer dem Festbrennstoff, selbst wenn dieser teilweise in der Vergasungskammer
Im mittleren Bereich der
In der Brennkammer
Ein Teilstrom
Der für das Fluidisieren der Wirbelschicht
Die vom Verdichter
Die Lösung gemäß der
Die verdichtete Luft
Dies bewirkt eine erhöhte Ausbeute an Produktgas
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verdichtercompressor
- 22
- verdichtete Frischluftcompressed fresh air
- 33
- aufgewärmte verdichtete Frischluftwarmed up compressed fresh air
- 44
- Teilstrom FrischluftPartial flow fresh air
- 55
- Teilstrom FrischluftPartial flow fresh air
- 66
- erste Brennkammerfirst combustion chamber
- 77
- Teilstrom ProduktgasPartial stream product gas
- 88th
- Brenngasfuel gas
- 99
- Zuführung TurbineFeeder turbine
- 1010
- Turbineturbine
- 1111
- Ausgangturbineoutput turbine
- 1212
- Wärmetauscherheat exchangers
- 1313
- Wärmetauscherheat exchangers
- 2121
- Teilstrom DampfPartial steam
- 2222
- Teilstrom DampfPartial steam
- 2323
- Stahlpumpesteel pump
- 2424
- nachverdichtete Frischluftrecompressed fresh air
- 2525
- zweite Brennkammersecond combustion chamber
- 2626
- HeatpipeHeatpipe
- 2727
- Vergasungskammergasification chamber
- 2828
- Brennstoff-ZufuhrFuel supply
- 2929
- Rohgasraw gas
- 3030
- Gaswäschergas scrubber
- 3131
- Produktgasproduct gas
- 3434
- Überschuss-ProduktgasSurplus-product gas
- 3535
- Brenngasfuel gas
- 4141
- rezirkuliertes Produktgasrecirculated product gas
- 4242
- Dampfsteam
- 4343
- Wirbelschichtfluidized bed
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 4212652 [0004] US 4212652 [0004]
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4212652A (en) | 1978-04-05 | 1980-07-15 | Dupont Anthony A | Apparatus and system for producing coal gas |
DE3828534A1 (en) * | 1988-08-23 | 1990-03-08 | Gottfried Dipl Ing Roessle | METHOD FOR UTILIZING ENERGY-BASED MEASUREMENT, DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD AND USE OF A PRODUCT RECEIVED FROM RECYCLING |
WO2003016681A1 (en) * | 2001-08-16 | 2003-02-27 | Statoil Asa | Method and plant for use of biomass as supplementary firing in a gasworks |
DE102004033348A1 (en) | 2004-07-09 | 2006-02-02 | Steer, Thomas, Dr. | Method according to Joule process entails compressing, heating, and expanding gas, whereby in heating phase heat is extracted via heat exchanger for heating of processes |
EP2149689A1 (en) * | 2007-05-30 | 2010-02-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Integrated gasification combined cycle plant |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3600432A1 (en) * | 1985-05-21 | 1987-02-05 | Gutehoffnungshuette Man | METHOD FOR GASIFYING A CARBONATED FUEL, IN PARTICULAR COAL |
JP2954972B2 (en) * | 1990-04-18 | 1999-09-27 | 三菱重工業株式会社 | Gasification gas combustion gas turbine power plant |
US8168144B2 (en) * | 2009-01-15 | 2012-05-01 | Eventix, Inc. | System and method for providing an integrated reactor |
-
2011
- 2011-09-16 DE DE102011113623A patent/DE102011113623A1/en not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-09-17 WO PCT/EP2012/068216 patent/WO2013038001A1/en active Application Filing
- 2012-09-17 EP EP12770437.7A patent/EP2756179A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4212652A (en) | 1978-04-05 | 1980-07-15 | Dupont Anthony A | Apparatus and system for producing coal gas |
DE3828534A1 (en) * | 1988-08-23 | 1990-03-08 | Gottfried Dipl Ing Roessle | METHOD FOR UTILIZING ENERGY-BASED MEASUREMENT, DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD AND USE OF A PRODUCT RECEIVED FROM RECYCLING |
WO2003016681A1 (en) * | 2001-08-16 | 2003-02-27 | Statoil Asa | Method and plant for use of biomass as supplementary firing in a gasworks |
DE102004033348A1 (en) | 2004-07-09 | 2006-02-02 | Steer, Thomas, Dr. | Method according to Joule process entails compressing, heating, and expanding gas, whereby in heating phase heat is extracted via heat exchanger for heating of processes |
EP2149689A1 (en) * | 2007-05-30 | 2010-02-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Integrated gasification combined cycle plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013038001A1 (en) | 2013-03-21 |
EP2756179A1 (en) | 2014-07-23 |
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