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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff.
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Ein kürzlich vorgeschlagenes System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung ist konfiguriert, den kohlenstoffbasierten Brennstoff wie etwa Kohle, Biomasse und Schweröl in einer Vergasungseinrichtung teilweise zu oxidieren, um ein Synthesegas bereitzustellen, das hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammengesetzt ist, und zum Erzeugen eines Gases zur Verbrennung Partikel, Halogene und Ammoniak aus dem Synthesegas zu entfernen, das einem Gasturbinenbrenner (im Folgenden als ein Brenner bezeichnet) zugeführt wird.
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Ein weiteres vorgeschlagenes System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung enthält eine Gasturbine unter Verwendung von hochgradig befeuchteter Luft, die konfiguriert ist, zwischen der wasserhaltigen Luft zur Verbrennung, die dem Brenner zugeführt wird, und Abgas von der Gasturbine Wärme auszutauschen, eine Temperatur der wasserhaltigen Luft zur Verbrennung zu erhöhen und die wasserhaltige Luft zur Verbrennung mit der erhöhten Temperatur dem Brenner zuzuführen.
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Zu dem Zweck, die globale Erwärmung zu verhindern, ist das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff konfiguriert, Kohlendioxid rückzugewinnen. Der Shift-Reaktionsprozess wurde zum Bewirken, dass Kohlenmonoxid zur Umsetzung in Wasserstoff und Kohlendioxid mit Dampf reagiert, vorgeschlagen.
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Ferner war ein Verfahren, das Direktabschrecken genannt wird, in Entwicklung. Insbesondere wird bei dem Verfahren auf einer Auslassseite der Vergasungseinrichtung Wasser auf ein Synthesegas mit hoher Temperatur gesprüht, derart, dass eine Dampfkonzentration im Synthesegas erhöht wird.
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Ein Beispiel für einen Hintergrund der oben beschriebenen Technologie enthält die Japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2013 -
241 923 A (Patentliteratur 1). In der Offenbarung enthält ein System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff eine Vergasungseinrichtung zum Gewinnen von Synthesegas aus dem kohlenstoffbasierten Brennstoff, einen Wärmerückgewinnungsabschnitt der Vergasungseinrichtung zum Rückgewinnen von Wärme aus dem Synthesegas, einen Kühlturm zum Kühlen des Synthesegases, einen Shift-Reaktor, der bewirkt, dass das Kohlenmonoxid in dem Synthesegas zur Umsetzung in Kohlendioxid und Wasserstoff mit Dampf reagiert, einen Absorber, in dem ein Absorbens Schwefelwasserstoff absorbiert, der in dem Synthesegas enthalten ist, das durch den Shift-Reaktor umläuft, einen Brenner zum Erzeugen eines Verbrennungsgases unter Verwendung des Brennstoffs als das Synthesegas, aus dem der Schwefelwasserstoff entfernt worden ist, eine Gasturbine, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird, eine Wasserrückgewinnungsvorrichtung zum Rückgewinnen von Wasser durch Kühlen eines Abgases aus der Gasturbine und einen Befeuchtungsturm, der Wasser, das durch die Wasserrückgewinnungsvorrichtung rückgewonnen worden ist, zur Befeuchtung auf die Luft zur Verbrennung sprüht, die dem Brenner zugeführt wird. Das System enthält ferner ein Kühlwasserzuführsystem, das Wasser, das durch die Wasserrückgewinnungsvorrichtung rückgewonnen worden ist, der Vergasungseinrichtung, einem Wärmerückgewinnungsabschnitt der Vergasungseinrichtung oder dem Kühlturm als das Kühlwasser zuführt (siehe die Beschreibung in der Zusammenfassung).
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Japanische Patentoffenlegungsschrift
JP 2013 -
241 923 A offenbart das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff, das erforderlich ist, um den Prozess des Entfernens von Partikeln, Halogenen und Ammoniak auszuführen. Darüber hinaus offenbart
WO 2018/072 989 A1 ein Verfahren zum Umwandeln eines Ausgangsmaterials, das feste Kohlenwasserstoffe umfasst, in ein Synthese-Süßgas, wobei das Verfahren mehrere Schritte unter anderem ein Abtrennen von H
2S und CO
2 aus dem mit Wasserstoff angereichertem Synthese-Sauergas umfasst, um ein Prozess-Sauergas und ein mit Wasserstoff angereichertes Synthese-Süßgas bereitzustellen.
JP 2019-157 094 A offenbart ein Festbrennstoff-Vergasungssystem, das ein Pulverzufuhrsystem umfasst, das ein Pulver, das hygroskopisch ist und anorganisches Material enthält, an mindestens eine Stelle von der Pulverisierungseinheit zum Vergaser liefert. Schließlich offenbart
WO 2020/246 561 A1 ein kohlenstoffbasiertes Brennstoffvergasungssystem zur Erzeugung von Gas, wobei ein Absorber vorgesehen ist, der Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid aus einem entstehenden Gas stromabwärts eines zweiten Wasserwäschers entfernt.
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In der Offenbarung gibt es weder eine Beschreibung der Entfernung von Ammoniak aus dem Synthesegas unter Verwendung von Waschwasser noch der wirksamen Verwendung des ammoniakhaltigen Waschwassers.
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Die vorliegende Erfindung schafft das Energieerzeugungssystem für kohlenstoffbasierten Brennstoff, das konfiguriert ist, unter Verwendung des Waschwassers Ammoniak aus dem Synthesegas zu entfernen und das ammoniakhaltige Waschwasser wirksam zu verwenden.
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Das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Vergasungseinrichtung zum Vergasen von kohlenstoffbasiertem Brennstoff unter Verwendung eines Oxidationsmittels, um ein Synthesegas bereitzustellen, das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, eine Staubentfernungseinrichtung, die zum Entfernen von Partikeln im Synthesegas stromabwärts der Vergasungseinrichtung angeordnet ist, einen ersten Wassergaswäscher, der zum Entfernen von Halogenen im Synthesegas stromabwärts der Staubentfernungseinrichtung angeordnet ist, einen Shift-Reaktor, der zum teilweisen Umsetzen von Kohlenmonoxid im Synthesegas in Wasserstoff stromabwärts des ersten Wassergaswäschers angeordnet ist, einen zweiten Wassergaswäscher, der zum Entfernen von Ammoniak im Synthesegas und Auslassen von Wasser, das Ammoniak enthält, stromabwärts des Shift-Reaktors angeordnet ist, einen Absorber, der zum Entfernen von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid im Synthesegas und Erzeugen eines Gases zur Verbrennung stromabwärts des zweiten Wassergaswäschers angeordnet ist, einen Kompressor zum Komprimieren von Luft, um komprimierte Luft zu erzeugen, einen Befeuchtungsturm zum Befeuchten der komprimierten Luft, um Luft zur Verbrennung zu erzeugen, einen Brenner zum Verbrennen des Gases zur Verbrennung und der Luft zur Verbrennung, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, eine Gasturbine, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird, das durch den Brenner erzeugt wird, und einen Generator, der mit der Gasturbine verbunden ist. Eine Wasserzuführrohranordnung, die sich vom zweiten Wassergaswäscher zum Befeuchtungsturm erstreckt, ist vorgesehen, um das Wasser, das Ammoniak enthält, aus dem zweiten Wassergaswäscher dem Befeuchtungsturm zuzuführen.
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Die vorliegende Erfindung schafft das Energieerzeugungssystem für kohlenstoffbasierten Brennstoff, das konfiguriert ist, unter Verwendung des Waschwassers Ammoniak aus dem Synthesegas zu entfernen und das ammoniakhaltige Waschwasser wirksam zu verwenden.
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Andere Probleme, Strukturen und vorteilhafte Wirkungen als jene, die oben beschrieben sind, werden durch die Beschreibungen der folgenden Beispiele verdeutlicht.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist ein Diagramm, das eine Systemstruktur eines Systems zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß einem ersten Beispiel veranschaulicht;
- 2 ist ein Diagramm, das eine Systemstruktur eines Systems zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß einem zweiten Beispiel veranschaulicht;
- 3 ist ein Diagramm, das eine Systemstruktur eines Systems zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß einem dritten Beispiel veranschaulicht; und
- 4 ist ein Diagramm, das eine Systemstruktur eines Systems zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß einem vierten Beispiel veranschaulicht;
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Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden wird eine Erklärung von Beispielen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen vorgenommen. Dieselben oder im Wesentlichen gleichen Strukturen werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und sich wiederholende Beschreibungen davon werden weggelassen.
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Erstes Beispiel
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Es wird eine Erklärung eines Systems zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff als ein erstes Beispiel vorgenommen.
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1 ist ein Diagramm, das eine Systemstruktur des Systems zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem ersten Beispiel veranschaulicht.
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Das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem ersten Beispiel enthält eine Vergasungsanlage zum Vergasen des Brennstoffs auf der Grundlage von Kohlenstoff und eine Energieerzeugungsanlage zum Erzeugen von Energie unter Verwendung eines Synthesegases, das aus der Vergasungsanlage gewonnen wird, das hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammengesetzt ist (Gas zur Verbrennung).
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Die Vergasungsanlage enthält eine Vergasungseinrichtung 50, einen Kühlturm (eine Wassersprühanlage) 52, eine Staubentfernungseinrichtung (Staubentfernungsanlage) 53, einen ersten Wassergaswäscher 56, einen Shift-Reaktor 57, einen zweiten Wassergaswäscher 58 und einen Absorber 59.
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Die Energieerzeugungsanlage enthält einen Brenner 60, eine Gasturbine (Entspannungsturbine) 62, einen Generator 63, eine Wasserrückgewinnungsvorrichtung (Wasserrückgewinnungsanlage) 65, einen Kompressor 61 und einen Befeuchtungsturm 64.
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Das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem ersten Beispiel enthält die Vergasungsanlage und die Energieerzeugungsanlage. Die Vergasungsanlage enthält den zweiten Wassergaswäscher 58 zum Entfernen von Ammoniak in dem Synthesegas, das aus dem Vergasen des Brennstoffs auf der Grundlage von Kohlenstoff gewonnen wird. Die Energieerzeugungsanlage enthält den Brenner 60 zum Erzeugen des Verbrennungsgases unter Verwendung des Gases zur Verbrennung als Brennstoff, das durch die Vergasungsanlage erzeugt wird, und die Gasturbine 62, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird. Die Energieerzeugungsanlage enthält den Befeuchtungsturm 64 zum Befeuchten von komprimierter Luft als Luft zur Verbrennung, die dem Brenner 60 zugeführt wird.
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Die Energieerzeugungsanlage enthält den Brenner 60 zum Erzeugen des Verbrennungsgases unter Verwendung von Luft und Gas zur Verbrennung, die Gasturbine 62, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird, das aus dem Brenner 60 gewonnen wird, und den Befeuchtungsturm 64 zum Befeuchten von komprimierter Luft, die dem Brenner 60 zugeführt werden soll.
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Die komprimierte Luft wird durch das ammoniakhaltige Wasser 20 befeuchtet, das durch den zweiten Wassergaswäscher 58 rückgewonnen und in den Befeuchtungsturm 64 eingespeist worden ist, und wird weiter dem Brenner 60 zugeführt.
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Das System gemäß dem ersten Beispiel setzt Kohle 1 als den kohlenstoffbasierten Brennstoff und Sauerstoff 2 als ein Oxidationsmittel ein. Die endgültig pulverisierte Kohle 1 wird der Vergasungseinrichtung 50 zugeführt, während sie durch Kohlendioxid 3 geführt wird. Mit anderen Worten, die Kohle 1 und der Sauerstoff 2 werden der Vergasungseinrichtung 50 zugeführt, während sie durch das Kohlendioxid 3 geführt werden.
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In der Vergasungseinrichtung 50 wird bewirkt, dass die Kohle 1 mit Sauerstoff 2 reagiert (teilweise Oxidation), um Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu erzeugen, wobei ein Synthesegas entsteht, das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält. In der Kohle 1 enthaltene Asche wird als eine geschmolzene Schlacke 4 aus der Vergasungseinrichtung 50 ausgelassen. Die Vergasungseinrichtung 50 ist konfiguriert, den kohlenstoffbasierten Brennstoff unter Verwendung des Oxidationsmittels zu vergasen und stellt das Synthesegas bereit, das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält.
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Das Synthesegas, das aus der Vergasungseinrichtung 50 gewonnen wird, (vergastes Synthesegas) wird einem Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt 51 zugeführt, der zur Wärmerückgewinnung (Kühlung) über der Vergasungseinrichtung 50 angeordnet ist. Das Synthesegas, das durch den Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt 51 gekühlt werden soll, wird dem Kühlturm 52 zugeführt. Wasser wie etwa Industriewasser wird dem Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt 51 zum Kühlen des Synthesegases zugeführt.
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Im Kühlturm 52 wird das Wasser 22 auf das Synthesegas gesprüht, derart, dass sie sich zur Verdampfung miteinander in Kontakt befinden. In dem Prozess wird fühlbare Wärme des Synthesegases in fühlbare Wärme und latente Wärme von Dampf umgesetzt. Das Synthesegas wird daraufhin der Staubentfernungseinrichtung 53 zugeführt, die stromabwärts des Kühlturms 52 angeordnet ist. Das Synthesegas, das das Wasser 22 enthält (wasserhaltiges Synthesegas) wird aus dem Kühlturm 52 gewonnen. Das heißt, der Kühlturm 52, der stromabwärts der Vergasungseinrichtung 50 angeordnet ist, sprüht das Wasser 22 auf das Synthesegas, um zu bewirken, dass das Wasser 22 im Synthesegas enthalten ist.
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Eine Durchflussmenge des Wassers 22, das dem Kühlturm 52 zugeführt werden soll, wird durch ein Durchflusssteuerventil 80 eingestellt. Ein Thermometer 90 ist auf einer Einlassseite der Staubentfernungseinrichtung 53 angeordnet. Das Durchflusssteuerventil 80 wird derart gesteuert, dass die Temperatur, die durch das Thermometer 90 gemessen wird, einen spezifizierten Wert (vorgegebenen Wert) annimmt. Vorzugsweise ist der spezifizierte Wert unter den Gesichtspunkten der höchsten Nutzungstemperatur der Staubentfernungseinrichtung 53 und der Verhinderung der Kondensation von Feuchtigkeit, die im Synthesegas enthalten ist, auf näherungsweise 300 °C eingestellt.
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In der Staubentfernungseinrichtung 53 werden Partikel im Synthesegas in der Form von nicht verbranntem verkohltem Rückstand 5 (Kohle) entfernt. Ein Beschickungsbehälter 54 zum Einfangen von verkohltem Rückstand zum Halten des verkohlten Rückstands 5 ist unter der Staubentfernungseinrichtung 53 angeordnet. Ein Beschickungsbehälter 55 zum Einspeisen von verkohltem Rückstand zum Lagern des verkohlten Rückstands 5 ist unter dem Beschickungsbehälter 54 zum Einfangen von verkohltem Rückstand angeordnet. Der verkohlte Rückstand 5 wird über den Beschickungsbehälter 54 zum Einfangen von verkohltem Rückstand und den Beschickungsbehälter 55 zum Einspeisen von verkohltem Rückstand ausgelassen. Der verkohlte Rückstand 5 wird der Vergasungseinrichtung 50 zur Wiederverwendung zugeführt, während er durch das Kohlendioxid 3 geführt wird. Mit anderen Worten, die Staubentfernungseinrichtung 53 ist zum Entfernen der Partikel im Synthesegas stromabwärts des Kühlturms 52 angeordnet.
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Das Synthesegas, aus dem der verkohlte Rückstand 5 entfernt worden ist (partikelfreies Synthesegas), wird dem ersten Wassergaswäscher 56 über einen Gas/Gas-Wärmetauscher 70 zugeführt.
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Der erste Wassergaswäscher 56 empfängt eine Zufuhr von Waschwasser 7, das Halogene, die im Synthesegas enthalten sind, absorbiert, derart dass die Halogene daraus entfernt werden. Das halogenhaltige Waschwasser 7 wird aus einem unteren Abschnitt des ersten Wassergaswäschers 56 ausgelassen. Mit anderen Worten, der erste Wassergaswäscher 56, der stromabwärts der Staubentfernungseinrichtung 53 angeordnet ist, entfernt Halogene, die im Synthesegas enthalten sind.
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Im ersten Wassergaswäscher 56 kondensiert der im Synthesegas enthaltene Dampf teilweise. Jedoch wird das Waschwasser 7, das dem ersten Wassergaswäscher 56 zugeführt wird, teilweise verdampft. Dementsprechend wird die Konzentration des Dampfs im Synthesegas auf einer Auslassseite des ersten Wassergaswäschers 56 im Wesentlichen zu jener des Dampfs auf einer Einlassseite des ersten Wassergaswäschers 56 äquivalent.
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Das Synthesegas, aus dem die Halogene entfernt worden sind (halogenfreies Synthesegas), wird dem Shift-Reaktor 57 über den Gas/Gas-Wärmetauscher 70 zugeführt.
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Der Gas/Gas-Wärmetauscher 70 tauscht Wärme zwischen dem Synthesegas, das aus der Staubentfernungseinrichtung 53 zugeführt wird (Synthesegas, aus dem der verkohlte Rückstand 5 entfernt worden ist), und dem Synthesegas, das aus dem ersten Wassergaswäscher 56 zugeführt wird (halogenfreies Synthesegas), aus und erhöht eine Temperatur des Synthesegases, das aus dem ersten Wassergaswäscher 56 zugeführt wird, auf näherungsweise 300 °C.
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Der Shift-Reaktor 57 bewirkt, dass Kohlenmonoxid im Synthesegas zur Umsetzung in Kohlendioxid und Wasserstoff mit Dampf reagiert. Mit anderen Worten, der Shift-Reaktor 57, der stromabwärts des ersten Wassergaswäschers 56 angeordnet ist, setzt das Kohlenmonoxid im Synthesegas teilweise in Wasserstoff um.
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Das Synthesegas, das aus dem Shift-Reaktor 57 zugeführt wird (das hauptsächlich aus Kohlendioxid und Wasserstoff zusammengesetzt ist), wird dem zweiten Wassergaswäscher 58 über einen Gas/Gas-Wärmetauscher 71 zugeführt. Der zweite Wassergaswäscher 58 empfängt eine Zufuhr von Waschwasser 8. Eine Rohranordnung zum Zuführen des Waschwassers 8 zum zweiten Wassergaswäscher 58 ist mit einem Durchflusssteuerventil 81 und einer Durchflussmesseinrichtung 91 versehen. Eine Durchflussmenge des Waschwassers 8, das dem zweiten Wassergaswäscher 58 zugeführt werden soll, wird durch das Durchflusssteuerventil 81 eingestellt. Das Durchflusssteuerventil 81 wird derart gesteuert, dass die Durchflussmenge, die durch die Durchflussmesseinrichtung 91 gemessen wird, einen spezifizierten Wert (vorgegebenen Wert) annimmt.
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Eine Durchflussmesseinrichtung (nicht gezeigt) zum Messen der Durchflussmenge des Synthesegases ist auf einer Einlassseite des zweiten Wassergaswäschers 58 angeordnet, um einen Messwert der Durchflussmesseinrichtung zu erhalten. Unter Verwendung des Messwertes wird eine Durchflussmenge (Einspeisungsrate) des Waschwassers 8, das dem zweiten Wassergaswäscher 58 zugeführt werden soll, berechnet, auf deren Grundlage das Durchflusssteuerventil 81 die Durchflussmenge des Waschwassers 8 einstellt.
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Im zweiten Wassergaswäscher 58 wird Ammoniak im Synthesegas im Waschwasser 8 gelöst, derart, dass der Ammoniak aus dem Synthesegas entfernt wird. Mit anderen Worten, im zweiten Wassergaswäscher 58 wird bewirkt, dass das ammoniakhaltige Synthesegas mit dem Waschwasser 8 in Kontakt gelangt, derart, dass Ammoniak darin gelöst und vom Synthesegas getrennt wird.
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Das ammoniakfreie Synthesegas (Synthesegas, das hauptsächlich aus Kohlendioxid und Wasserstoff besteht, aus dem Partikel, Halogene, Ammoniak entfernt worden sind) wird einem Absorber 59 zugeführt. Das ammoniakhaltige Waschwasser 8 wird aus einem unteren Abschnitt des zweiten Wassergaswäschers 58 ausgelassen. Mit anderen Worten, der zweite Wassergaswäscher 58, der stromabwärts des Shift-Reaktors 57 angeordnet ist, entfernt Ammoniak aus dem Synthesegas und lässt das ammoniakhaltige Waschwasser 8 aus.
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Der Absorber 59 ist konfiguriert, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid im Synthesegas zu entfernen. Der Absorber 59 empfängt eine Zufuhr eines Absorbens 10. Beispiele für das Absorbens 10 enthalten Methyl-Diethanolamin und Methanol. Beispiele für ein Absorptionsverfahren enthalten ein chemisches Absorptionsverfahren unter Verwendung von Methyl-Diethanolamin und ein physikalisches Absorptionsverfahren unter Verwendung von Methanol. Das Absorbens 10, das Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid absorbiert hat, wird aus einem unteren Abschnitt des Absorbers 59 ausgelassen. Mit anderen Worten, der Absorber 59, der stromabwärts des zweiten Wassergaswäschers 58 angeordnet ist, stellt durch Entfernen von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid im Synthesegas ein Gas zur Verbrennung bereit.
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Das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem ersten Beispiel ist konfiguriert, Partikel durch die Staubentfernungseinrichtung 53, Halogene durch den ersten Wassergaswäscher 56 und Ammoniak durch den zweiten Wassergaswäscher 58 zu entfernen.
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Das Synthesegas, das aus dem Absorber 59 zugeführt wird, wird dem Brenner 60 über den Gas/Gas-Wärmetauscher 71 als Gas zur Verbrennung zugeführt. Mit anderen Worten, aus dem Synthesegas, das aus dem Absorber 59 zugeführt wird, sind Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid entfernt worden, und es wird dem Brenner 60 als Gas zur Verbrennung (das hauptsächlich aus Wasserstoff besteht, aus dem Partikel, Halogene, Ammoniak, Kohlendioxid entfernt worden sind) zugeführt.
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Der Gas/Gas-Wärmetauscher 71 tauscht Wärme zwischen dem Synthesegas, das aus dem Shift-Reaktor 57 zugeführt wird, und dem Synthesegas, das aus dem Absorber 59 zugeführt wird, aus, um eine Temperatur des Synthesegases, das aus dem Absorber 59 zugeführt wird, zu erhöhen.
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Indes empfängt der Brenner 60 eine Zufuhr von Luft zur Verbrennung. Die Luft zur Verbrennung wird aus dem Bewirken, dass in der komprimierten Luft Feuchtigkeit enthalten ist, gewonnen. Die komprimierte Luft wird durch den Kompressor 61 erzeugt. Die Luft 6 wird dem Kompressor 61 zugeführt und dadurch komprimiert. Mit anderen Worten, der Kompressor 61 komprimiert die Luft 6, um die komprimierte Luft zu erzeugen. Die komprimierte Luft wird aus dem Kompressor 61 dem Befeuchtungsturm 64 zugeführt. Der Brenner 60 verbrennt das Synthesegas (Gas zur Verbrennung), das aus dem Absorber 59 zugeführt wird, und die komprimierte Luft (Luft zur Verbrennung), die im Befeuchtungsturm 64 befeuchtet worden ist, um das Verbrennungsgas zu erzeugen.
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Der Befeuchtungsturm 64 empfängt eine Zufuhr von Wasser 9 wie etwa Industriewasser. Eine Rohranordnung zum Zuführen des Wassers 9 zum Befeuchtungsturm 64 ist mit einem Durchflusssteuerventil 83 und einer Durchflussmesseeinrichtung 92 versehen. Eine Durchflussmenge des Wassers 9, das dem Befeuchtungsturm 64 zugeführt werden soll, wird durch das Durchflusssteuerventil 83 eingestellt. Das Durchflusssteuerventil 83 wird derart gesteuert, dass die Durchflussmenge, die durch die Durchflussmesseinrichtung 92 gemessen wird, einen spezifizierten Wert (eine vorgegebene Durchflussmenge) annimmt. Wie oben beschrieben ist, stehen im Befeuchtungsturm 64 die komprimierte Luft und das Wasser 9 zum Befeuchten der komprimierten Luft miteinander in Kontakt. Die Luft zur Verbrennung wird gewonnen, indem das Wasser 9 in der komprimierten Luft enthalten ist. Mit anderen Worten, der Befeuchtungsturm 64 befeuchtet die komprimierte Luft, die durch den Kompressor 61 erzeugt wird, um die Luft zur Verbrennung bereitzustellen.
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Die Luft zur Verbrennung, die aus dem Befeuchtungsturm 64 eingespeist wird, wird dem Brenner 60 über einen Wärmetauscher 73 zugeführt. Das Wasser 9 ist in der komprimierten Luft enthalten, um Luft zur Verbrennung mit erhöhter Temperatur zu erzeugen. Mit anderen Worten, die befeuchtete Luft zur Verbrennung mit der erhöhten Temperatur wird erzeugt.
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Der Brenner 60 verbrennt Gas und Luft zur Verbrennung, um ein Verbrennungsgas mit hoher Temperatur zu erzeugen. Die Gasturbine 62 wird aufgrund der Zufuhr des Verbrennungsgases mit hoher Temperatur angetrieben. Mit anderen Worten, die Gasturbine 62 wird durch das Verbrennungsgas angetrieben, das aus dem Brenner 60 gewonnen wird.
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Der Generator 63 ist mit der Gasturbine 62 verbunden und wird zur Energieerzeugung im Verbund mit dem Betrieb der Gasturbine 62 angetrieben. Die Gasturbine 62 lässt das Abgas aus. Der Kompressor 61 ist mit der Gasturbine 62 und dem Generator 63 verbunden.
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Der Wärmetauscher 73 tauscht Wärme zwischen der Luft zur Verbrennung, die aus dem Befeuchtungsturm 64 eingespeist wird, und dem Abgas, das aus der Gasturbine 62 ausgelassen wird, aus und erhöht eine Temperatur der Luft zur Verbrennung, die aus dem Befeuchtungsturm 64 eingespeist wird.
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Das Abgas aus der Gasturbine 62, das durch den Wärmetauscher 73 einem Wärmeaustausch unterzogen worden ist, wird der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 über einen Wärmetauscher 74 zugeführt.
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Die Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 empfängt eine Zufuhr von Wasser 25 wie etwa Industriewasser, um zu bewirken, dass das Wasser 25 mit dem Abgas aus der Gasturbine 62 in Kontakt gelangt. Als ein Ergebnis wird die Temperatur abgesenkt, derart, dass in dem Abgas aus der Gasturbine 62 eine Kondensation von Feuchtigkeit bewirkt wird. Die kondensierte Feuchtigkeit wird durch die Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 rückgewonnen.
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Die Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 bewirkt, dass Wasser 21 (das in einem unteren Abschnitt des Befeuchtungsturms 64 gespeichert ist), das der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 aus dem Befeuchtungsturm 64 zugeführt wird, mit dem Abgas aus der Gasturbine 62 in Kontakt gelangt, um die Temperatur des Abgases aus der Gasturbine 62 abzusenken. Der Dampf im Abgas aus der Gasturbine 62 wird im flüssigen Zustand rückgewonnen. Mit anderen Worten, die Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 gewinnt die Feuchtigkeit in dem Abgas, das aus der Gasturbine 62 ausgelassen wird, zurück. Das Abgas aus der Gasturbine 62 wird aus einem Kamin 66 ausgelassen.
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Die Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 ist mit einer Wassermesseinrichtung 98 zum Messen eines Wasserpegels des Wassers 22, das in einem unteren Abschnitt der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 gespeichert ist, versehen. Die Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 ist ferner mit einer Rohranordnung zum Zuführen des Wassers 25 zur Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 versehen. Die Rohranordnung enthält ein Durchflusssteuerventil 84, das die Durchflussmenge des Wassers 25 einstellt, das der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 zugeführt wird. Das Durchflusssteuerventil 84 wird derart gesteuert, dass der Wasserpegel, der durch die Wassermesseinrichtung 98 gemessen wird, einen spezifizierten Wert (einen vorgegebenen Wasserpegel) annimmt.
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Der Wärmetauscher 74 tauscht Wärme zwischen dem Abgas aus der Gasturbine 62 und dem Wasser 22, das im unteren Abschnitt der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 gespeichert ist, aus, um die Temperatur des Wassers 22, das im unteren Abschnitt der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 gespeichert ist, zu erhöhen und die Temperatur des Abgases aus der Gasturbine 62 abzusenken.
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Das Wasser 22 in der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 wird dem Kühlturm 52 über eine Wasserzuführrohranordnung 221 von der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 zum Kühlturm 52 (Wasserzuführrohranordnung zum Verbinden des unteren Abschnitts der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 und des oberen Abschnitts des Kühlturms 52) zugeführt. Die Wasserzuführrohranordnung 221 ist mit dem Durchflusssteuerventil 80 und einer Pumpe 31 zum Zuführen des Wassers 22 in der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 zum Kühlturm 52 versehen. Das Wasser 22 in der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 wird dem Kühlturm 52 durch die Pumpe 31 zugeführt.
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Der Befeuchtungsturm 64 ist mit einer Wassermesseinrichtung 97 zum Messen des Wasserpegels des Wassers 21, das im unteren Abschnitt des Befeuchtungsturms 64 gespeichert ist, versehen. Eine Wasserzuführrohranordnung 211 ist vorgesehen, die sich vom Befeuchtungsturm 64 zur Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 erstreckt (Wasserzuführrohranordnung zum Verbinden des unteren Abschnitts des Befeuchtungsturms 64 und eines oberen Abschnitts der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65). Das Wasser 21 im Befeuchtungsturm 64 wird der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 über die Wasserzuführrohranordnung 211 vom Befeuchtungsturm 64 zur Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 zugeführt.
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Die Wasserzuführrohranordnung 211 ist mit einem Durchflusssteuerventil 85 versehen. Das Durchflusssteuerventil 85 stellt die Durchflussmenge des Wassers 21 im Befeuchtungsturm 64 ein, das der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 zugeführt wird. Das Durchflusssteuerventil 85 wird derart gesteuert, dass der Wasserpegel, der durch die Wassermesseinrichtung 97 gemessen wird, einen spezifizierten Wert (einen vorgegebenen Wasserpegel) annimmt. Die Wasserzuführrohranordnung 211 ist mit einer Pumpe 30 zum Zuführen des Wassers 21 im Befeuchtungsturm 64 zur Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 versehen, Das Wasser 21 im Befeuchtungsturm 64 wird der Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 durch die Pumpe 30 zugeführt.
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Der zweite Wassergaswäscher 58 ist mit einer Wassermesseinrichtung 96 zum Messen eines Wasserpegels des Wassers 20 (des ammoniakhaltigen Waschwassers 8), das im unteren Abschnitt des zweiten Wassergaswäschers 58 gespeichert ist, versehen. Das Wasser 20 im zweiten Wassergaswäscher 58 wird dem Befeuchtungsturm 64 über die Wasserzuführrohranordnung 201, die sich vom zweiten Wassergaswäscher 58 zum Befeuchtungsturm erstreckt (Wasserzuführanordnung zum Verbinden des unteren Abschnitts des zweiten Wassergaswäschers 58 und eines oberen Abschnitts des Befeuchtungsturms 64) und die Rohranordnung zum Zuführen des Wassers 9 zum Befeuchtungsturm 64 zugeführt.
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Die Wasserzuführrohranordnung 201 ist mit einem Durchflusssteuerventil 82 zum Einstellen der Durchflussmenge des Wassers 20, das dem Befeuchtungsturm 64 aus dem zweiten Wassergaswäscher 58 zugeführt wird, versehen. Das Durchflusssteuerventil 82 wird derart, gesteuert, dass der Wasserpegel, der durch die Wassermesseinrichtung 96 gemessen wird, einen spezifizierten Wert (einen vorgegebenen Wasserpegel) annimmt. Die Wasserzuführrohranordnung 201, die sich vom zweiten Wassergaswäscher 58 zum Befeuchtungsturm 64 erstreckt, koppelt (ist verbunden) mit der Rohranordnung zum Zuführen des Wassers 9 zum Befeuchtungsturm 64 an einer Position stromaufwärts der Durchflussmesseinrichtung 92, die für die Rohranordnung vorgesehen ist.
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Im ersten Beispiel ist die Wasserzuführrohranordnung 201 vorgesehen, die sich vom zweiten Wassergaswäscher 58 zum Befeuchtungsturm 64 erstreckt, um das ammoniakhaltige Wasser 20 aus dem zweiten Wassergaswäscher 58 dem Befeuchtungsturm 64 zuzuführen.
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Wenn die Durchflussmenge des Wassers 20 zum Befeuchten der komprimierten Luft ungenügend ist, wird mit dem Wasser 9 aufgefüllt. Insbesondere dann, wenn die Durchflussmenge des Wassers 20, die durch die Durchflussmesseinrichtung 92 gemessen wird, ungenügend ist, wird das Durchflusssteuerventil 83 derart gesteuert, dass mit dem Wasser 9 aufgefüllt wird.
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Die Rohranordnung zum Zuführen des Wassers 9 zum Befeuchtungsturm 64 ist mit der Wasserzuführrohranordnung 201 verbunden und mit dem Durchflusssteuerventil 83 versehen. Die Durchflussmesseinrichtung 92 ist stromabwärts (auf der Seite des Befeuchtungsturms 64) einer Position, an der die Rohranordnung und die Wasserzuführrohranordnung 201 koppeln, das heißt, zwischen der Position, an der die Rohranordnung und die Wasserzuführrohranordnung 201 koppeln (verbunden sind), und dem Befeuchtungsturm 64, angeordnet. Das Durchflusssteuerventil 83 wird derart gesteuert, dass die von der Durchflussmesseinrichtung 92 zu messende Durchflussmenge einen spezifizierten Wert (eine vorgegebene Durchflussmenge) annimmt.
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Die Wasserzuführrohranordnung 201 ist mit der Rohranordnung zum Zuführen des Wassers 9 zum Befeuchtungsturm 64 verbunden. Die Rohranordnung ist mit dem Durchflusssteuerventil 83 versehen. Eine Durchflussmesseinrichtung A (nicht gezeigt) zum Messen der Durchflussmenge des Wassers 20, das durch die Wasserzuführrohranordnung 201 umläuft, ist stromaufwärts (auf der Seite des zweiten Wassergaswäschers 58) einer Position, an der die Rohranordnung und die Wasserzuführrohranordnung 201 koppeln (verbunden sind), angeordnet. Eine Rohranordnung zum Zuführen der komprimierten Luft aus dem Kompressor 61 zum Befeuchtungsturm 64 ist mit einer Durchflussmesseinrichtung B (nicht gezeigt) zum Messen der Durchflussmenge der komprimierten Luft, die durch die Rohranordnung umläuft, versehen. Die Durchflussmenge (Einspeisungsrate) des Wassers 9 wird unter Verwendung von Messwerten, die von den Durchflussmesseinrichtungen A und B gewonnen werden, berechnet, wobei das Durchflusssteuerventil 83 die Durchflussmenge des Wassers 9 auf der Grundlage davon einstellt.
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Wie oben beschrieben ist, bewirkt der Befeuchtungsturm 64, dass die komprimierte Luft mit dem Wasser 20 in Kontakt gelangt, um die komprimierte Luft zu befeuchten. Die Luft zur Verbrennung wird gewonnen, indem bewirkt wird, dass das Wasser 20 in der komprimierten Luft enthalten ist. Der im Wasser 20 enthaltene Ammoniak wird dem Brenner 60 zusammen mit der Luft zur Verbrennung zugeführt. Im Brenner 60 wird bei der Temperatur, die hoch genug ist, dass sie z. B. 1300 °C überschreitet, der im Wasser 20 enthaltene Ammoniak thermisch in Stickstoff und Wasserstoff zersetzt. Da eine Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff Dampf erzeugt, besteht keine Notwendigkeit für eine Abwasserbehandlung zum Entfernen des im Wasser 20 enthaltenen Ammoniaks.
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Die Abwasserbehandlung zum Entfernen von Ammoniak erfordert eine Abwasserbehandlungsanlage, in der zur Temperaturerhöhung zwischen dem Wasser 20 und Dampf Wärme ausgetauscht wird, um Ammoniak aus dem Wasser 20 zu entfernen, und das Wasser 20 mit verringertem Ammoniakgehalt wird wiederverwendet.
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Das System gemäß dem ersten Beispiel beseitigt die Abwasserbehandlungsanlage wie oben beschrieben, derart, dass eine Verringerung der Kosten zum Errichten des Energieerzeugungssystems und eine Verringerung des Dampfverbrauchs und der Energie zum Betreiben der Abwasserbehandlungsanlage ermöglicht werden. Dies macht es möglich, den Energieerzeugungswirkungsgrad des Energieerzeugungssystems zu verbessern.
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Wie oben beschrieben ist, enthält die Energieerzeugungsanlage zur Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff die Vergasungseinrichtung 50 zum Vergasen von kohlenstoffbasiertem Brennstoff unter Verwendung eines Oxidationsmittels, um ein Synthesegas bereitzustellen, das Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, den Kühlturm 52, der zum Sprühen von Wasser auf das Synthesegas stromabwärts der Vergasungseinrichtung 50 angeordnet ist, die Staubentfernungseinrichtung 53, die zum Entfernen von Partikeln im Synthesegas stromabwärts des Kühlturms 52 angeordnet ist, den ersten Wassergaswäscher 56, der zum Entfernen von Halogenen im Synthesegas stromabwärts der Staubentfernungseinrichtung 53 angeordnet ist, den Shift-Reaktor 57, der zum teilweisen Umsetzen von Kohlenmonoxid im Synthesegas in Wasserstoff stromabwärts des ersten Wassergaswäschers 56 angeordnet ist, den zweiten Wassergaswäscher 58, der zum Entfernen von Ammoniak im Synthesegas und Auslassen von Wasser, das Ammoniak enthält, stromabwärts des Shift-Reaktors 57 angeordnet ist, den Absorber 59, der zum Entfernen von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid im Synthesegas und Erzeugen eines Gases zur Verbrennung stromabwärts des zweiten Wassergaswäschers 58 angeordnet ist, den Kompressor 61 zum Komprimieren von Luft, um komprimierte Luft zu erzeugen, den Befeuchtungsturm 64 zum Befeuchten der komprimierten Luft, um Luft zur Verbrennung zu erzeugen, den Brenner 60 zum Verbrennen des Gases zur Verbrennung und der Luft zur Verbrennung, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, die Gasturbine 62, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird, das durch den Brenner 60 erzeugt wird, den Generator 63, der mit der Gasturbine 62 verbunden ist, und die Wasserrückgewinnungsvorrichtung 65 zum Rückgewinnen von Feuchtigkeit in dem Abgas, das aus der Gasturbine 62 ausgelassen wird.
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Die Wasserzuführrohranordnung ist vorgesehen, die sich vom zweiten Wassergaswäscher 58 zum Befeuchtungsturm 64 erstreckt, um das ammoniakhaltige Wasser aus dem zweiten Wassergaswäscher 58 dem Befeuchtungsturm 64 zuzuführen.
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Als ein Ergebnis kann das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff konfiguriert sein, unter Verwendung des Waschwassers 8 Ammoniak aus dem Synthesegas zu entfernen und das ammoniakhaltige Waschwasser 8 wirksam zu verwenden.
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Zweites Beispiel
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Es wird ein System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß einem zweiten Beispiel beschrieben.
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2 ist ein Diagramm, das eine Systemstruktur des Systems zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem zweiten Beispiel veranschaulicht.
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Das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem zweiten Beispiel unterscheidet sich von jenem gemäß dem ersten Beispiel durch das Vorsehen der Durchflussmesseinrichtungen 93, 94 und 95 anstelle der Durchflussmesseinrichtungen 91 und 92.
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Im zweiten Beispiel ist eine Rohranordnung zum Zuführen des Synthesegases aus dem Shift-Reaktor 57 zum zweiten Wassergaswäscher 58 mit der Durchflussmesseinrichtung 93 zum Messen der Durchflussmenge des Synthesegases auf der Einlassseite des zweiten Wassergaswäschers 58 versehen. Unter Verwendung des Messwertes der Durchflussmesseinrichtung wird eine Durchflussmenge (Einspeisungsrate) des Waschwassers 8, das dem zweiten Wassergaswäscher 58 zugeführt werden soll, berechnet, auf deren Grundlage das Durchflusssteuerventil 81 die Durchflussmenge des Waschwassers 8 einstellt.
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Im zweiten Beispiel ist die Wasserzuführrohranordnung 201 mit der Durchflussmesseinrichtung 94 zum Messen der Durchflussmenge des Wasser 20, das durch die Wasserzuführrohranordnung 201 umläuft, an einer Position stromaufwärts (auf der Seite des zweiten Wassergaswäschers 58) einer Position, an der die Rohranordnung zum Zuführen des Wassers 9 zum Befeuchtungsturm 64 mit der Wasserzuführrohranordnung 201 koppelt (damit verbunden ist), versehen. Ferner ist die Rohranordnung zum Zuführen der komprimierten Luft aus dem Kompressor 61 zum Befeuchtungsturm 64 mit der Durchflussmesseinrichtung 95 zum Messen der Durchflussmenge der komprimierten Luft, die durch die Rohranordnung umläuft, versehen. Die Durchflussmenge (Einspeisungsrate) des Wassers 9 wird unter Verwendung der Messwerte, die von den Durchflussmesseinrichtungen 94 und 95 gewonnen werden, berechnet, wobei das Durchflusssteuerventil 83 die Durchflussmenge des Wassers 9 auf der Grundlage davon einstellt.
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Wenn die Durchflussmenge des Wassers 20 verglichen mit der Durchflussmenge des komprimierten Luft relativ gering ist, wird das Durchflusssteuerventil 83 derart eingestellt, dass das Wasser 9 zugeführt wird oder die Durchflussmenge des Wassers 9 erhöht wird.
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Dies macht es möglich, die Einspeisungsrate des Wassers zum Befeuchten der komprimierten Luft zu optimieren, wobei sich die Erzeugung einer geeigneten Menge der Luft zur Verbrennung ergibt.
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Drittes Beispiel
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Es wird ein System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß einem dritten Beispiel beschrieben.
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3 ist ein Diagramm, das eine Systemstruktur des Systems zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem dritten Beispiel veranschaulicht.
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Das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem dritten Beispiel unterscheidet sich von jenem gemäß dem ersten Beispiel durch das Beseitigen des Kühlturms 52 und die Zufuhr des Wassers 22 zum Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt 51.
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Im dritten Beispiel sprüht der Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt 51 auf einer Auslassseite der Vergasungseinrichtung 50 das Wasser 22 auf das Synthesegas mit hoher Temperatur, um die Konzentration des Dampfs im Synthesegas zu erhöhen und die Temperatur des Synthesegases mit hoher Temperatur auf der Auslassseite der Vergasungseinrichtung 50 abzusenken. Mit anderen Worten, das dritte Beispiel wendet ein sogenanntes Direktabschreckungsverfahren auf das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff an.
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Das Durchflusssteuerventil 80, das für die Wasserzuführrohranordnung 221 vorgesehen ist, stellt die Durchflussmenge des Wassers 22 ein, das dem Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt 51 zugeführt werden soll. Eine Rohranordnung zum Zuführen des Synthesegases aus dem Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt 51 zur Staubentfernungseinrichtung 53 ist auf einer Einlassseite der Staubentfernungseinrichtung 53 mit dem Thermometer 90 versehen. Das Durchflusssteuerventil 80 wird derart gesteuert, dass die durch das Thermometer 90 zu messende Temperatur einen spezifizierten Wert (eine vorgegebene Temperatur) annimmt.
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Der Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt 51 enthält mehrere Wassersprühdüsen (nicht gezeigt), die in vorgegebenen Abständen angeordnet sind, derart, dass das Wasser 22 auf verteilte Weise mehreren Rohranordnungen zugeführt wird. Die verteilte Zufuhr des Wassers 22 verbessert den Wirkungsgrad von jedem Kontakt zwischen dem Synthesegas und Wasser an einer Position, an der das Wasser versprüht wird. Dies macht es möglich, das Wasser vor einem Aufprall des Wassers gegen eine Wandoberfläche des Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitts 51 zu verdampfen.
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Als ein Ergebnis kann der Wasserverbrauch zum Kühlen des Synthesegases, das dem Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt 51 zugeführt wird, verringert werden, wobei der Energieerzeugungswirkungsgrad des Energieerzeugungssystems verbessert wird.
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Viertes Beispiel
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Es wird ein System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß einem vierten Beispiel beschrieben.
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4 ist ein Diagramm, das eine Systemstruktur des Systems zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem vierten Beispiel veranschaulicht.
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Das System zur Erzeugung von Energie durch Vergasung von kohlenstoffbasiertem Brennstoff gemäß dem vierten Beispiel unterscheidet sich von jenem gemäß dem ersten Beispiel bezüglich des unten zu beschreibenden Punktes.
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Konkret wird das Synthesegas im ersten Beispiel dem Shift-Reaktor 57 aus dem ersten Wassergaswäscher 56 über den Gas/Gas-Wärmetauscher 70 zugeführt, und das Synthesegas wird dem Brenner 60 aus dem Absorber 59 über den Gas/Gas-Wärmetauscher 71 zugeführt.
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Indes wird das Synthesegas im vierten Beispiel dem Shift-Reaktor 57 aus dem ersten Wassergaswäscher 56 über den Gas/Gas-Wärmetauscher 71 zugeführt. Das Synthesegas wird dem Brenner 60 aus dem Absorber 59 über den Gas/GasWärmetauscher 70 zugeführt.
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Im vierten Beispiel wird der Gas/Gas-Wärmetauscher 70 verwendet, um Wärme zwischen dem Synthesegas auf einer Auslassseite der Staubentfernungseinrichtung 53 und dem Synthesegas auf einer Auslassseite des Absorbers 59 auszutauschen. Mit anderen Worten, das Synthesegas auf der Auslassseite der Staubentfernungseinrichtung 53 erhöht die Synthesegastemperatur auf der Auslassseite des Absorbers 59. Das resultierende Synthesegas wird dem Brenner 60 in der Form des Gases zur Verbrennung zugeführt.
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Im vierten Beispiel wird der Gas/Gas-Wärmetauscher 71 verwendet, um Wärme zwischen dem Synthesegas auf der Auslassseite des ersten Wassergaswäschers 56 und dem Synthesegas auf einer Auslassseite des Shift-Reaktors 57 auszutauschen. Mit anderen Worten, das Synthesegas auf der Auslassseite des Shift-Reaktors 57 erhöht die Synthesegastemperatur auf der Auslassseite des ersten Wassergaswäschers 56. Das resultierende Synthesegas wird dem Shift-Reaktor 57 zugeführt.
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Im vierten Beispiel wie oben beschrieben wird die fühlbare Wärme des Synthesegases auf der Auslassseite der Staubentfernungseinrichtung 53 und des Synthesegases auf der Auslassseite des Shift-Reaktors 57 jeweils wirksam verwendet.
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Dies macht es möglich, die Temperatur des Gases zur Verbrennung, das dem Brenner 60 zugeführt werden soll, weiter zu erhöhen und den Energieerzeugungswirkungsgrad des Energieerzeugungssystems zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele eingeschränkt, sondern enthält diverse Modifikationen. Insbesondere sind die Beispiele zum einfachen Verständnis der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise auf jene, die mit allem Strukturen wie oben beschrieben versehen ist, eingeschränkt. Es ist möglich, eine Struktur eines der Beispiele teilweise durch eine Struktur eines weiteren Beispiels zu ersetzen oder die Struktur eines der Beispiele teilweise zur Struktur eines weiteren Beispiels hinzuzufügen. Es ist außerdem möglich, eine Komponente der Struktur eines der Beispiele zu bzw. durch bzw. aus eine(r) Komponente der Struktur eines weiteren Beispiels hinzuzufügen bzw. zu ersetzen bzw. zu beseitigen.
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Liste der Bezugszeichen
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- 1
- Kohle
- 2
- Sauerstoff
- 3
- Kohlendioxid
- 4
- Schlacke
- 5
- verkohlter Rückstand
- 6
- Luft
- 7, 8
- Waschwasser
- 9, 20, 21, 22, 25
- Wasser
- 10
- Absorbens
- 30,31
- Pumpe
- 50
- Vergasungseinrichtung
- 51
- Vergasungseinrichtungs-Wärmerückgewinnungsabschnitt
- 52
- Kühlturm
- 53
- Staubentfernungseinrichtung
- 54
- Beschickungsbehälter zum Einfangen von verkohltem Rückstand
- 55
- Beschickungsbehälter zum Einspeisen von verkohltem Rückstand
- 56
- erster Wassergaswäscher
- 57
- Shift-Reaktor
- 58
- zweiter Wassergaswäscher
- 59
- Absorber
- 60
- Brenner
- 61
- Kompressor
- 62
- Gasturbine
- 63
- Generator
- 64
- Befeuchtungsturm
- 65
- Wasserrückgewinnungsvorrichtung
- 66
- Kamin
- 70,71
- Gas/Gas-Wärmetauscher
- 73,74
- Wärmetauscher
- 80, 81, 82, 83, 84, 85
- Durchflusssteuerventil
- 90
- Thermometer
- 91, 92, 93, 94,95
- Durchflussmesseinrichtung
- 96, 97, 98
- Wassermesseinrichtung
- 201, 211, 221
- Wasserzuführrohranordnung
