DE3014292A1 - Verfahren zur energieerzeugung aus kohlenstoffhaltigen brennstoffen - Google Patents

Verfahren zur energieerzeugung aus kohlenstoffhaltigen brennstoffen

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DE3014292A1
DE3014292A1 DE19803014292 DE3014292A DE3014292A1 DE 3014292 A1 DE3014292 A1 DE 3014292A1 DE 19803014292 DE19803014292 DE 19803014292 DE 3014292 A DE3014292 A DE 3014292A DE 3014292 A1 DE3014292 A1 DE 3014292A1
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William Newman Gilmer
James Robert Muenger
Peter Leonard Paull
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Description

DR. GERHARD SCHUPFNER : . ' :..: "':* * :_.: :..
PATENTANWALT D 2110 Buchholz In der Nordheide
1JL Kirchenstrasse 8
Telefon: (04181) 44 57 Telex: 02189330 Telegramm: Telepatent
T-003 80 DE D-76,179-F RK
27. März 1980
TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION
Westchester Avenue
White Plains, N.Y. 10650
U. S. A.
VERFAHREN ZUR ENERGIEERZEUGUNG AUS
KOHLENSTOFFHALTIGEN BRENNSTOFFEN
3-0 045/0673
Verfahren zur Energieerzeugung aus kohlenstoffhaltigen Brennstoffen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben von gasbefeuerten Heizanlagen und Kraftwerken mit nichtgasförmigem kohlenstoffhaltigem Brennstoff, z. B. Kohle oder schwerem Heizöl, mit minimalen Umstellungsproblemen und sehr geringer Luftverschmutzung. Das Verfahren bietet die Möglichkeit einer kostengünstigen Umstellung bereits vorhandener Anlagen, z. B. von Industriekesseln, -heizanlagen, -öfen und -kraftwerken, von Gas auf Kohle oder schweres Heizöl. Mit diesem Verfahren ist die Kapazität jeder Kessel- oder gasbefeuerten Dampferzeugungsanlage ohne wesentliche bauliche Änderungen steigerbar.
Die Knappheit an Erdölerzeugnissen in verschiedenen Teilen der Welt einschließlich der Vereinigten Staaten von Amerika hat zum Erlaß staatlicher Vorschriften zur Konservierung der schwindenden Vorräte an Erdgas geführt; dadurch ist in vielen Fällen die Umstellung vorhandener gasbefeuerter Heiz- und Kesselanlagen auf andere fossile Brennstoffe erforderlich geworden. Gleichzeitig werden durch Umweltschutzbestimmungen vielerorts die relativen Mengen von Schwefelverbindungen und Stickoxiden, die in die Atmosphäre abgegeben werden dürfen, eingeschränkt. Eine Anzahl von Industrie-Heizanlagen und
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-kesseln einschließlich der von großen Versorgungsbetrieben in ihren Elektrizitätswerken betriebenen Anlagen ist für die Verbrennung gasförmiger Brennstoffe wie Erdgas ausgelegt und nicht ohne weiteres unmittelbar auf andere Brennstoffe umstellbar. Prinzipielle Konstruktionsfaktören, die bei der Auslegung und dem Bau gasbefeuerter Heiz- und Kesselanlagen eine Rolle spielen, erschweren die Verwendung als öl- oder kohlebefeuerte Kessel und Heizanlagen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Kohle und andere kohlenstoffhaltige Festbrennstoffe zu Heizgasen unterschiedlicher Güte innerhalb eines Bereichs zwischen solchen mit geringem Heizwert und solchen mit hohem Heizwert umzuwandeln, die anstelle von Erdgas einsetzbar sind. In einer US-Patentanmeldung Nr. 976 950 der Anmelderin ist ein Verfahren für die Energieerzeugung aus kohlenstoffhaltigem Festbrennstoff mit sehr geringer atmosphärischer Verschmutzung angegeben, wobei der Brennstoff einer Serie von Teiloxidationsschritten unterworfen wird, auf die eine vollständige Verbrennung folgt, wobei nach jeder Oxidationsstufe eine Energie-Rückgewinnung aus den gasförmigen Produkten stattfindet. Bei diesem Verfahren ist auch die Entfernung schwefelhaltiger Gase aus dem durch die Teiloxidation von Festbrennstoff erzeugten Heizgas vorgesehen, so daß Prozeß-Abgase im wesentlichen frei von Schwefelverbindungen sind.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines wirksamen Verfahrens zum Erzeugen von Energie aus verschiedenen Fest*- brennstoffen einschließlich geringwertiger hochschwefelhaltiger Brennstoffe unter Einsatz bestehender Kessel-, Heiz- und Dampferzeugungsanlagen, die für gasförmige Brennstoffe ausgelegt sind, wobei gleichzeitig Luftverschmutzungsprobleme vermindert werden.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist es z. B. möglich, gasbefeuerte Dampfkessel-Kraftwerke in Anlagen umzuwandeln, die Kohle als Brennstoff einsetzen, wobei nicht nur keine Verminderung der Energieerzeugungs-Kapazität eintritt, sondern die Leistungsabgabe aus jeder das Verfahren benutzenden Anlage erhöht werden kann.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird kohlenstoffhaltiger Brennstoff einer Teiloxidation mit relativ reinem Sauerstoff bei einem Druck im Bereich von 35-170 bar, bevorzugt 70-105 bar, und einer Temperatur im Bereich von 980-1650 0C unterworfen, wodurch der kohlenstoffhaltige Brennstoff umgewandelt wird in einen Hochdruck-Heizgasstrom mit Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan, der einen höheren Heizwert im Bereich von 5-11 MJ/m3 (150-300 BTU/ft3) hat. Die Teiloxidation kohlenstoffhaltiger Festbrennstoffe in Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan enthaltende Gase ist relativ gut bekannt und z. B. in der US-PS 3 54-4· 291 angegeben.
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Anhand der Zeichnung, die eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Verfahrens ist, wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Dabei ist ein Gaserzeuger bzw.Generator 5, wie er in der genannten US-PS 3 544 291 angegeben ist, vorgesehen. Kohlenstoffhaltiger Brennstoff, z. B. Kohlenstaub, Koks oder lösungsmittelraffinierte Kohlerückstände oder ein schwerer Erdölrückstand, wird durch eine Speiseleitung 6 dem Gaserzeuger 5 zugeführt. Sauerstoffhaltiges Gas, bevorzugt handelsüblicher reiner Sauerstoff mit 98 % oder mehr freiem Sauerstoff, wird durch die Speiseleitung 7 dem Gaserzeuger' zugeführt und dem Brennstoff beigemischt. Dampf oder Wasser wird dem Brennstoff durch die Speiseleitung 6 zugemischt. Die Speiseströme zur Reaktionszone enthalten bevorzugt Sauerstoff mit einer Temperatur im Bereich zwischen Umgebungstemperatur und 150 C, kohlenstoffhaltigen Brennstoff mit einer Temperatur zwischen 300 und 400 0C und Wasserdampf, der dem Gaserzeuger mit Generatordruck und einer Temperatur von 260-650 0C zugeführt wird. Die Reaktion erfolgt in dem Hochdruck-Teiloxidationsreaktor 5 bei einem Druck von 35-170 bar und einer autogenen Temperatur von 980-1650 0C mit im wesentlichen vollständiger Verbrennung der brennbaren Anteile des Festbrennstoffs zu Kohlenoxiden, so daß ein Hochdruck-Heizgas erzeugt wird, das Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan sowie geringe Mengen Kohlendioxid, Stickstoff und gasförmige schwefelhaltige Verbindungen, hauptsächlich Schwefelwasserstoff und Carbonylsulfid, enthält.
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Der aus dem Gaserzeuger 5 austretende Hochdruck-Rohheizgasstrom wird einem Schlackenfänger bzw. Sumpf 9 zugeführt, so daß geschmolzene Schlacke und große Feststoffteilchen aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Die Schlacke oder andere Feststoffe .sind aus dem Schlackenfänger 9 durch eine Leitung 11 abführbar. Flugasche und Ruß enthaltende Heißgase strömen durch eine Leitung 12 und gelangen nacheinander zu einem Abwärmekessel 13, in dem Dampf erzeugt wird, und dann zu Regenerativ-Wärmetauschern Ik und 16 sowie einem Speisewasservorwärmer 17, wo die Gase gekühlt werden. Die gekühlten Gase werden einer Reinigungsanlage 18 zugeführt, in der Flugasche, Ruß und Schwefelverbindungen sowie Wasser und ein Teil des im Rohheizgas enthaltenen Kohlendioxids aus dem Heizgasstrom entfernt werden, so daß ein reines Heizgas erzeugt wird. In der Gasreinigungsanlage aus dem Heizgas entferntes Wasser, Asche und unverbrauchter Kohlenstoff oder Ruß werden durch eine Leitung 19 abgeführt. Schwefelwasserstoff wird zusammen mit mehr oder weniger aus dem Heizgasstrom abgeschiedenem Kohlendioxid durch eine Leitung 21 zur weiteren Verwertung abgezogen, wobei z. B. eine chemische Verarbeitung wie Umsetzung zu Elementarschwefel, Schwefelsäure oder Ammonsulfat durchgeführt wird.
Die Entfernung der Säuregase aus dem Heizgasstrom in der Reinigungsanlage 18 kann mit einem der üblichen Gasreinigungsverfahren erfolgen, z. B. durch Waschen des Gasstroms mit
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geschmolzenen Alkalisalzen oder einer wäßrigen Lösung von heißem Kaliumkarbonat, oder mit einer wäßrigen Lösung eines Amins, z. B. Ethanolamin.
Das so erzeugte gereinigte Heizgas, das einen erhöhten Heizwert zwischen 9 und 13 M3/m3 (250-350 BTU/ft3) hat, wird durch die Leitung 23 nacheinander den Regenerativ-Wärmetauschern 16 und IA- und dann einer ersten Druckminder-Turbine 2Λ zugeführt, in der der Druck durch Expansion der Gase durch die Turbine vermindert wird, während Energie erzeugt und gleichzeitig der Gasstrom gekühlt wird.
Der aus der ersten Turbine 24· austretende Gasstrom, der zweckmäßigerweise einen Druck von 7-10 bar hat, gelangt durch eine Leitung 25 zu dem Regenerativ-Wärmetauscher 14-, in dem er wiedererwärmt und dann durch die Leitung 26 einer zweiten Druckminder-Turbine 27 zugeführt wird. In dieser erfolgt eine Expansion des Heizgasstroms mit Energieerzeugung und gleichzeitigem Abkühlen des Gasstroms auf einen Druck im Bereich zwischen Atmosphärendruck und nahezu Atmosphärendruck, also 1,02-1,4 bar. Das resultierende Niederdruck-Heizgas wird' der Feuerbüchse FB eines Dampfkessels 30, der für Gasfeuerung ausgelegt ist, zugeführt. Luft für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs wird der Feuerbüchse des Kessels von einem Gebläse 31 durch eine Leitung 32 in Mischung mit dem Heizgas zugeführt.
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Der Dampfkessel ist ein handelsüblicher Standardkessel eines Versorgungs-Kraftwerks mit einem Dampferzeuger im unteren Abschnitt, einem darüber angeordneten Überhitzer sowie darüber Vorwärmeinheiten einschließlich eines Speisewasservorwärmers und eines zweiten Dampferzeugers. Der Dampfkessel oder -erzeuger bildet für sich nicht Teil der Erfindung und kann von üblicher Konstruktion sein. Im Dampfkessel erzeugter Dampf wird durch die Leitung 34 einer herkömmlichen Dampfturbine 35 für die Energieerzeugung zugeführt. Strom wird in einem Generator 36 üblicher Bauart erzeugt. Sämtliche Turbinen sind an einen einzigen Generator 36 angeschlossen und führen diesem Energie zu. Es ist ersichtlich, daß jede beliebige Anzahl Turbinen und Generatoren entweder gesondert oder in Kombination vorgesehen werden kann.
Abdampf aus der Dampfturbine 35 wird durch eine Leitung 36 zu einem Kondensator 37, der:i mit Kühlwasser gespeist wird, und erwünschtenfalls zu einem Parallel-Kondensator geleitet. Kondenswasser wird von einer Pumpe 38 zum Speisewasser system gefördert und kann nach Erwärmen im Speisewasservorwärmer 17, im Speisewasservorwärmer des Dampfkessels 30 oder in beiden wieder zum Dampfkessel rückgeführt werden.
Bei einem anderen, bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird ein Teil des gereinigten Heizgases nach Expansion in der ersten Druckminder-Turbine 24 durch eine Leitung 41 zum
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Vergasungsbrenner 42 einer Verbrennungsgas-Turbine 43 geleitet, in dem es vollständig verbrennt, wobei dem Vergasungsbrenner 42 der Turbine eine große Menge Überschußluft von einem Luftverdichter 44, der bevorzugt von der Verbrennungsga's-Turbine getrieben wird, zugeführt wird. Das Abgas aus der Turbine 43 enthält nichtumgesetzten Sauerstoff in vorerhitztem Zustand, der bei Zufuhr zum Dampfkessel in Mischung mit Brennstoff aus der Leitung 28 als Vorrat an vorerhitztem sauerstoff haltigem Gas für die Verbrennung von Brennstoff im Dampfkessel dient, Selbstverständlich kann der Vergasungsbrenner 42 der Verbrennungsgas-Turbine in herkömmlicher Weise, ζ. Β- ebenso wie in Luftfahrzeug-Düsentriebwerken, so angeordnet sein, daß ein Teil der Luft aus dem Verdichter 44 zur Ausströmleitung 45 umleitbar ist. Auf diese Weise kann jede erwünschte Luftmenge durch die Verbrennungsgas-Turbine 43 und die Leitung 46 zum Dampfkessel geleitet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in einem der nachstehenden Beispiele verdeutlicht ist, wird die gesamte zur Verbrennung benötigte Luft dem Dampfkessel vom Verdichter 44 zugeführt, so daß das Gebläse 31 nicht benötigt wird. Es ist zu beachten, daß zur Zufuhr der gesamten erforderlichen Luft für den Dampfkessel entweder das Gebläse 31 oder der Verdichter 44 einsetzbar sind; es können auch beide gleichzeitig eingesetzt werden, wobei dann ein Teil der Luft vom Gebläse 31 und der andere Teil vom Verdichter 44 geliefert wird.
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- IZ -
Beispiel 1
Itsudan-Nr. 1-Kohle folgender Zusammensetzung: 0,87 Gew.->% Stickstoff, 1,78 Gew.-% Schwefel, 64,32 Gew.-% Kohlenstoff,. 4,92 Gew.-% Wasserstoff, 14,97 Gew.-% Sauerstoff und 13,14 Gew.-% Asche, die einen niedrigen Heizwert von 26,77 M3/kg (11 510 BTU/lb) hat, wird in einen Gaserzeuger vom Strömungstyp (vgl. die US-PS 3 544 291) mit einem Durchsatz von 41 116 kg/h aufgegeben. Im Gaserzeuger wird die Kohle einer nichtkatalytischen Teiloxidations-Reaktion in disperser Phase mit Sauerstoff einer Reinheit von 98 Vol.-% unterworfen, der dem Reaktor mit einem Durchsatz von 27 205 kg/h zugeführt wird, sowie mit Dampf, der dem Reaktor mit der Kohle mit einem Durchsatz von 27 686 kg/h zugeführt wird. Der Sauerstoff wird dem Gaserzeuger mit 38 0C zugeführt, während Kohle und Dampf in Mischung miteinander dem Gaserzeuger mit 300 C zugeführt werden. Die Reaktion erfolgt in einer Hochdruck-Reaktionszone des Gaserzeugers 5 mit einem Druck von 83,8 bar und bei einer autogenen Temperatur von 1200 0C in einer Flugasche-Betriebsart, wobei ein Rohheizgas folgender Zusammensetzung erzeugt wird:
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- 13 Rohheizgas
Bestandteil Vol.-%
Kohlenmonoxid 33,81
Kohlendioxid 9,52
Dampf 26,02
Schwefelwasserstoff 0,48
Carbonylsulfid 0,02
Wasserstoff 29,27
Stickstoff · 0,24
Argon 0,04
Methan 0,60
Das den Gaserzeuger mit 1200 C und einem Druck von 83,8 bar verlassende Rohheizgas wird auf 93 0C gekühlt und dem Gasreinigungssystem 18 mit einem Durchsatz von 87 532 kg/n zugeführt. Der Gasstrom aus dem Gaserzeuger führt Asche und nichtumgesetzten Kohlenstoff in einer Menge von 2098 kg/h Asche und 1486 kg/h nichtumgesetztem Kohlenstoff mit sich.
Das Reinigungssystem entfernt ca, 98 % der schwefelhaltigen Verbindungen, alle partikelförmigen Asche- und Rußteilchen, die aus dem Gaserzeuger mitgenommen wurden, sowie im wesentlichen alles Wasser und ca. 20 % des Kohlendioxids aus dem Heizgasstrom. Das gereinigte Gas tritt aus dem Gasreinigungssystem durch die Leitung 23 mit einem Druck von 82,1 bar und 38 C mit
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einem Durchsatz von 61 723 kg/h aus. Das gereinigte Heizgas hat folgende Zusammensetzung:
Gereinigtes Heizgas
Bestandteil Vol.-5
Kohlenmonoxid 47,19
Kohlendioxid 10,64-
Wasserdampf 0,08
Schwefelwasserstoff 0,01 Carbonylsulfid
Wasserstoff 40,85
Stickstoff 0,33
Argon 0,06
Methan 0,84
Der gereinigte Gasstrom aus dem Gasreinigungssystem strömt durch die Leitung 23 und die Umkehr-Wärmetauscher 16 und 14, wo das Gas auf 871 C erwärmt und mit einem Durchsatz von 61 723 kg/h dem Einlaß einer ersten Gasturbine 24 zugeführt wird, in der es auf einen Druck von 9,77 bar entspannt wird unter Energieerzeugung und gleichzeitiger Temperaturminderung auf 447 0C.
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301429:
Bei diesem Beispiel wird das gesamte Abgas der Turbine 24 durch die Leitung 25 zum Regenerativ-Wärmetauscher 14 geleitet, in dem es auf 871 0C erhitzt und der Turbine 27 mit einem Druck von 9,48 bar zugeführt wird, wo sein Druck weiter auf 1,14 bar vermindert wird, während Energie erzeugt und gleichzeitig die Gastemperatur auf 447 0C vermindert wird. Abgas aus der Turbine 27 gelangt mit einem Durchsatz von 61 723 kg/h durch die Leitung 28 zur Feuerbüchse des gasbefeuerten Dampfkessels 30 als Heizgas für diesen. Luft wird dem Dampfkessel aus dem Gebläse 31 durch die Leitung 32 mit einem Druck von 1,14 bar und einer Temperatur von 38 0C sowie einem Durchsatz von 214 140 kg/h zugeführt. Das dem Dampfkessel zugeführte gereinigte Heizgas hat einen niedrigeren Heizwert von 10,09 MC/m (270,75 BTU/ft3).
Bei diesem Beispiel werden 839 720 M3/h (795 943 · 103 BTU/hr) Wärme in den Dampfkesseln und im Speisewasservorwärmer für die Dampferzeugung rückgewonnen. Davon sind 72 238 MO/h (68 472 · 10 BTU/hr) für die Dampferzeugung für den Gaserzeuger 5 erforderlich. Der übrige Dampf wird in der Dampfturbine 35 in 306 990 M3/h (290 988 · 103 BTU/hr) Energie umgesetzt. Weitere 94 040 M3/h (89 138 * 103 BTU/hr) Energie werden aus den Druckminder-Turbinen 24 und 27 rückgewonnen, und das Gesamtsystem hat eine Netto-Leistungsabgabe von 401 030 M3/h (380 016 * 103 BTU/hr).
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Die Anlage liefert 111.400 kW Strom mit einem Gesamt-Wirkungsgrad der Anlage von 36,4 %. Der Kraftwerk-Wirkungsgrad ist die von der Anlage in Form von elektrischem Strom abgegebene Energiemenge, dividiert durch die der Anlage als Brennstoff zugeführte Wärmeenergiemenge, wobei der Energiebedarf der Sauerstoffanlage, die zur Zufuhr von reinem Sauerstoff zur Anlage benötigt wird, unberücksichtigt bleibt.
Beispiel 2
Bei diesem zweiten Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden Sauerstoff, Kohle und Dampf in den gleichen Mengen und unter gleichen Druck-, Temperatur- und Durchsatzbedingungen wie in Beispiel 1 umgesetzt. Dabei wird ein Teil des gereinigten Heizgases aus dem Auslaß der ersten Turbine 24 durch die Leitung 41 mit einem Durchsatz von 12 918 kg/h und einem Druck von 9,77 bar bei 447 0C abgezogen und dem Vergasungsbrenner 42 einer Verbrennungsgas-Turbine 43 zugeführt. Ein von dieser Turbine 43 getriebener Verdichter 44 führt dem Vergasungsbrenner 42 verdichtete Luft mit einem Druck von 10,78 bar, einer Temperatur von 352 0C und einem Durchsatz von 212 111 kg/h zu. Die Verbrennungsgas-Turbine erzeugt mehr Energie, als zum Treiben des Verdichters benötigt wird.
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Abgas aus der Verbrennungsgas-Turbine 43 hat folgende Zusammensetzung :
Bestandteil Vol.-% Kohlendioxid 5,16 Dampf . 3,TA-Sauerstoff 15,95 Stickstoff 75,15
Abgas aus der Verbrennungsgas-Turbine 4-3 gelangt durch die Leitung 46 zum Dampfkessel 30 mit einem Durchsatz von 225 029 kg/h bei einem Druck von 1,14· bar und einer Temperatur von 532 0C für die vollständige Verbrennung des dem Dampfkessel zugeführten Heizgases.
Der übrige Teil des aus der ersten Turbine 24 austretenden gereinigten Heizgases strömt durch die Leitung 25 mit einem Durchsatz von 48 804 kg/h, einem Druck von 9,77 bar und einer Temperatur von 447 0C zum Regenerativ-Wärmetauscher 14, in dem es auf 871 0C erhitzt und durch die Leitung 26 der zweiten Turbine 27 zugeführt wird, wo sein Druck von 9,48 bar auf 1,14 bar vermindert wird, während Energie erzeugt und gleichzeitig die Temperatur des Gases auf 447 0C gesenkt wird; das Abgas aus der Turbine 27 strömt durch die Leitung 28 zur Feuerbüchse des Dampfkessels 30, wo es mit dem sauer stoff haltigen Gas, das dem Dampfkessel von der Verbrennungsgas-Turbine
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43 durch die Leitung 46 zugeführt wird, vollständig verbrennt. Bei diesem Beispiel wird vom Gebläse 31 keine Luft zugeführt.
In der ersten Gasturbine erfolgt eine Energie-Rückgewinnung von 47 020 M3/h (44 569 ' 103 BTU/hr) und in der zweiten Gasturbine eine Energie-Rückgewinnung von 37 179 MJ/h (35 24-1 · 103 BTU/hr). Weitere 51 056 M3/h (48 39A- ■ 103 BTU/hr) werden als Energie in der Verbrennungsgas-Turbine rückgewonnen. In diesem Fall werden in den Kesseln und im Speisewasservorwärmer für die Erzeugung von Dampf 797 950 M3/h (756 352 · 103 BTU/hr) rückgewonnen. Davon werden 72 238 MO/h (68 472 · ΙΟ3 BTU/hr) für den dem Gaserzeuger zugeführten Dampf benötigt. Der Rest wird in der Dampfturbine in 290 285 M3/h (275 152 · 103 BTU/hr) umgewandelt. Addiert zu der von den beiden Druckminder-Gasturbinen und der Verbrennungsgas-Turbine rückgewonnenen Energie ergibt sich eine Netto-Leistungsabgabe des Gesamtsystems von 425 540 MO/h (403 356 * 103 BTU/hr). Die Anlage kann 118 200 kW elektrischen Strom bei einem Gesamt-Kraftwerk-Wirkungsgrad von 38,7 % liefern.
Durch das Verfahren nach der Erfindung wird ein wirksamer Prozeß für die Umstellung von gasbefeuerten Kraftwerken auf Kohle geschaffen, wobei gleichzeitig vergleichbare Kraftwerk-Gesamtwirkungsgrade erhalten bleiben. Ferner wird durch den zusätzlichen Einbau der Gasturbinen und der verschiedenen Wärme-,Übertragungseinheiten eine wesentliche Steigerung der Gesamtkapazität der Anlage erzielt. Bei dem ersten Beispiel wird
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die Energieerzeugungs-Kapazität gegenüber dem gleichen Kraftwerk, das mit Erdgas unter äquivalenten Kesselbedingungen betrieben wird, um 26,2 % gesteigert. Bei dem zweiten Beispiel wird mit dem Verfahren nach der Erfindung die Energieerzeugungs-Kapazität der Anlage um 43,3 % gesteigert.
Vorzugsweise wird als kohlenstoffhaltiger Brennstoff Kohle oder schweres Rückstandsöl, insbesondere ein Rückstand von der Solventraffination von Kohle, eingesetzt. Der Brennstoff kann Schwefel oder gasförmige Schwefelverbindungen enthalten, welche dann in der Gasreinigungszone vom Heizgas abgetrennt werden.
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2° ■
Leersei t,e

Claims (4)

T-003 80 DE (D 76,179-F) Patentansprüche
1. Verfahren zur Energieerzeugung aus kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, die gegebenenfalls Schwefel und/oder Schwefelverbindungen enthalten, vorzugsweise aus Kohle oder Rückstandsöl, indem diese Brennstoffe bei einem Druck von mindestens 35 bar und einer Temperatur von mindestens 980 C durch Teiloxidation mit Sauerstoff zu einem Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan enthaltendem Heizgasstrom umgesetzt werden.
dadurch gekennzeichnet, daß der Heizgasstrom gekühlt und unter Abtrennung von nicht umgesetztem Kohlenstoff und Asche ein reines Heizgas gewonnen wird, das wieder erhitzt und sodann entweder über einen mittleren Druck unter Gewinnung eines Mitteldruck-Gasstromes auf im wesentlichen atmosphärischen Druck oder ' direkt auf im wesentlichen atmosphärischen Druck unter Erzeugung von Energie expandiert und/sodann mit Luft im wesentlichen vollständig in einem Dampfkessel unter Gewinnung von Dampf verbrannt und der gewonnene Dampf unter Erzeugung von Energie expandiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Heizgas auf einen mittleren . Druck von 2-14 bar unter gleichzeitiger Kühlung des Gases und Erzeugung von Energie expandiert wird, ein Teil dieses Gases mit einem Druck von 2 - 14 bar mit überschüssiger Luft im wesentlichen vollständig unter Gewinnung eines Sauerstoff, Stickstoff und Verbrennungsprodukte enthaltenden Gases verbrannt wird und dieser Gasstrom auf im wesentlichen atmosphärischen Druck unter Erzeugung von Energie expandiert wird, ein zweiter Teil des Gases mit
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einem Druck von 2 - 14· bar auf im wesentlichen atmosphärischen Druck unter Erzeugung von Energie expandiert wird, dieser expandierte Gasstrom mit dem expandierten sauerstoffhaltigen Gasstrom vereinigt und der vereinigte Gasstrom im wesentlichen vollständig mit dem Sauerstoff enthaltenden Gasstrom unter Gewinnung von Dampf verbrannt und der gewonnene Dampf unter Erzeugung von Energie expandiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Mitteldruck-Gasstrom durch indirekten Wärmetausch mit dem Hochdruck-Gasstrom erhitzt wird, bevor er auf im wesentlichen atmosphärischen Druck expandiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Turbinen expandiert wird.
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DE19803014292 1979-04-27 1980-04-15 Verfahren zur energieerzeugung aus kohlenstoffhaltigen brennstoffen Withdrawn DE3014292A1 (de)

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