DE3714854A1 - Method and arrangement for utilising the waste heat arising in a coal gasification process when coupled with a gas and steam turbine combined cycle - Google Patents

Method and arrangement for utilising the waste heat arising in a coal gasification process when coupled with a gas and steam turbine combined cycle

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Abstract

In a coal gasification plant (1), fuel gas is generated, which is passed via a raw-gas pipe (13) through the primary sides of several heat exchangers (20, 14, 4) into a purification plant (5), and after being reheated in one (4) of the heat exchangers, is used as fuel for a gas-turbine plant (2). The combustion air for the gas-turbine plant (2) is preheated in another (20) heat exchanger by heat exchange with the raw gas in a high temperature range. In this way, the waste heat arising in the coal gasification process is supplied to a large part to the gas-turbine section of the cycle, and not just to the steam-turbine section (3). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Nutzung der bei einem Kohlevergasungsprozeß anfallenden Abhitze bei der Kopplung eines Kohlevergasungsprozesses mit einem Gasturbinen- Prozeß, vorzugsweise einem kombinierten Gas-Dampfturbinen- Prozeß, wobei ein Brenngas in einer Kohlevergasungsanlage erzeugt, das Brenngas als Brennstoff für die Gasturbinenanlage verwendet und die Abhitze der Gasturbinenanlage wenigstens teilweise zur Dampferzeugung verwendet wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zum Durchführen dieses Verfahren. Ein solches Verfahren und ein zugehöriges Anlagen­ schema sind aus der Zeitschrift VGB Kraftwerkstechnik 62, Heft 5, Mai 1982, S. 365 bis 379 (K. Weinzierl) bekannt.The invention relates to a method for using the in a coal gasification process Coupling a coal gasification process with a gas turbine Process, preferably a combined gas-steam turbine Process whereby a fuel gas is used in a coal gasification plant generates the fuel gas as fuel for the gas turbine plant used and the heat of the gas turbine plant at least partially used to generate steam. Further relates the invention relates to an arrangement for performing this Method. Such a process and an associated investment Schemes are from the magazine VGB Kraftwerkstechnik 62, issue 5, May 1982, pp. 365 to 379 (K. Weinzierl).

Bei der vollständigen Vergasung von Kohle werden etwa 70 bis 80% der Energie der Kohle in chemische Energie des Kohlegases überführt. Die restliche Energie fällt - bis auf geringfügige Verluste - als Wärme an.When coal is completely gasified, about 70 to 80% of the energy of the coal is converted into chemical energy of the coal gas. The remaining energy - except for minor losses - is generated as heat.

Die Erfahrungen mit Verfahren der eingangs genannten Art, nämlich kombinierten Gas- und Dampfturbinen-Prozessen (Kombi­ prozessen) mit integrierter Kohlevergasung, haben gezeigt, daß die Effektivität der Nutzung dieser Wärme einen wesentlichen Einfluß auf die Konkurrenzfähigkeit eines solchen Kraftwerks­ prozesses mit Kohle als Brennstoff gegenüber einem konventio­ nellen Dampfkraftwerksprozeß hat.Experience with procedures of the type mentioned at the beginning, namely combined gas and steam turbine processes (combi processes) with integrated coal gasification, have shown that  the effectiveness of using this heat is essential Influence on the competitiveness of such a power plant process with coal as fuel versus a convention nelle steam power plant process.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die bei der integrierten Koh­ levergasung anfallende Wärme (Abhitze) in drei unterschiedli­ chen Temperaturbereichen wie folgt zu nutzen: Im höchsten Temperaturbereich dient die Abhitze zur Erzeugung von Dampf, z.B. von Sattdampf oder von Frischdampf. In einem sich daran anschließenden mittleren Temperaturbereich wird die fühlbare Wärme des Kohlegases zur Wiederaufheizung des bereits gerei­ nigten Kohlegases verwendet. Im unteren Temperaturbereich wird mit der Abhitze unter anderem Speisewasser für den Dampfturbi­ nen-Prozeß vorgewärmt. Die Restwärme geht verloren. Einer der Nachteile dieser Abhitzenutzung besteht darin, daß die Abhitze der Vergasung zum überwiegenden Teil nur dem Dampfturbinenteil und nicht dem Gasturbinenteil des Kombiprozesses zugeführt wird. Aus diesem Grunde ist der Wirkungsgrad dieser bekannten Kombiprozesse niedriger als derjenige eines Kombiprozesses mit Öl- oder Gasfeuerung, dem die gleiche Wärmeleistung zugeführt wird.It has already been proposed that the integrated Koh Lever gasing heat (waste heat) in three different temperature ranges as follows: In the highest Temperature range, the waste heat is used to generate steam, e.g. of saturated steam or live steam. In one of them subsequent middle temperature range becomes the palpable Heat the coal gas to reheat the already gerei nigt coal gas used. In the lower temperature range with the waste heat, among other things, feed water for the steam turbine preheated NEN process. The residual heat is lost. One of Disadvantages of this waste heat use is that the waste heat the gasification for the most part only the steam turbine part and not fed to the gas turbine part of the combined process becomes. For this reason, the efficiency of this is known Combination processes lower than that of a combination process with Oil or gas firing, to which the same heat output is supplied becomes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Anordnung zum Durchfüh­ ren dieses Verfahrens mit verbesserter Abhitzenutzung anzuge­ ben.The invention is therefore based on the object of a method of the type mentioned and an arrangement for implementation suit this process with improved heat recovery ben.

Verfahrensmäßig sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß die Verbrennungsluft für die Gasturbinenanlage durch Wärmetausch vorerhitzt wird und daß als Primärmedium bei die­ sem Wärmetausch ein Abhitzeträger, insbesondere Rohgas, aus dem Kohlevergasungsprozeß verwendet wird. In terms of method, the invention provides for solving this problem before that the combustion air for the gas turbine plant through Heat exchange is preheated and that as the primary medium in the sem heat exchange a waste heat carrier, in particular raw gas the coal gasification process is used.  

Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß ein wesentlicher Teil - im Extremfall der größte Teil - der im Kohlevergasungsprozeß entstehenden Abhitze dem Gasturbinenpro­ zeß zugeführt wird. Mit der Erfindung wird unter anderem ein insgesamt geringerer Exergieverlust als bei bekannten Verfah­ ren vergleichbarer Gattung erreicht; insbesondere wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Vorwärmung der Verbrennungs­ luft der Exergieverlust bei der Verbrennung des Kohlegases in der Brennkammer der Gasturbine gesenkt.This method according to the invention has the advantage that a substantial part - in extreme cases the largest part - of the waste heat generated in the coal gasification process is fed to the gas turbine process. With the invention, among other things, an overall lower exergy loss is achieved than in comparable processes of the known type; in particular, the preheating of the combustion air according to the invention reduces the exergy loss in the combustion of the coal gas in the combustion chamber of the gas turbine.

Eine zumeist optimale Nutzung der Abhitze der Kohlevergasung läßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß zum Vorwärmen der Verbrennungsluft für die Gasturbinenan­ lage die Abhitze in einem hohen Temperaturbereich verwendet wird. Die bei der Kohlevergasung anfallende Abhitze wird in einem mittleren Temperaturbereich unterhalb des für die Vorer­ hitzumg der Verbrennungsluft verwendeten Temperaturbereichs zur Wiederaufheizung des vor der Verbrennung gereinigten Koh­ legases genutzt.Mostly optimal use of the waste heat from coal gasification can be achieved in a further development of the invention that to preheat the combustion air for the gas turbines the waste heat was used in a high temperature range becomes. The waste heat from coal gasification is in a medium temperature range below that for the previous ones Hitzumg the combustion air temperature range used to reheat the coal cleaned before combustion legases used.

Je nach Vergasungsverfahren variiert die Abhitzemenge des Kohlegases. Soweit die Abhitzemenge des Kohlgases nicht für die Vorwärmung der Verbrennungsluft genutzt werden kann, wird die Abhitze insbesondere im Temperaturbereich oberhalb des mittleren Temperaturbereichs zur Erzeugung von Dampf für den Dampfturbinen-Prozeß verwendet. Gleichwohl wird bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren angestrebt, die Abhitze im höchsten Temperaturbereich möglichst weitgehend zur Vorerhitzung der Verbrennungsluft für die Gasturbinenanlage und die Abhitze im mittleren Temperaturbereich zur Reingasvorwärmung zu nutzen. Damit kann im günstigsten Fall bis auf die Niedertemperaturab­ wärme, also die Abhitze in dem unterhalb des mittleren Tempe­ ratursbereichs liegenden Temperaturbereich, die gesamte Ab­ hitze des Kohlegases mit dem Ergebnis in den Gasturbinenprozeß eingebracht werden, daß der Exergieverlust des Gesamtverfah­ rens deutlich geringer als bei den eingangs genannten bekann­ ten Verfahren ist.The amount of waste heat varies depending on the gasification process Coal gas. As far as the waste heat of the cabbage gas is not for the preheating of the combustion air can be used the heat in particular in the temperature range above the medium temperature range for the production of steam for the Steam turbine process used. Nevertheless, the inventor The method according to the invention aimed for the highest heat Temperature range as much as possible for preheating the Combustion air for the gas turbine plant and the waste heat in the medium temperature range for preheating clean gas. In the best case, this can lead to the low temperature heat, so the heat in the below the middle tempe temperature range, the entire Ab heat the coal gas resulting in the gas turbine process  be introduced that the exergy loss of the overall procedure rens significantly lower than the one mentioned at the beginning procedure.

Zur Optimierung der eingesetzten Wärmetauscher kann es in einer möglichen Verfahrensführung der Erfindung zweckmäßig sein, daß eine Teilmenge der für die Kohlegasverbrennung benö­ tigten Verbrennungsluft durch Wärmetausch mit dem Abhitzeträ­ ger aus der Kohlevergasung vorerhitzt wird und daß die Rest­ menge der für die Kohlegasverbrennung benötigten Verbrennungs­ luft dem Verbrennungsprozeß direkt zugeführt wird. Ein Teil dieser nicht vorgeheizten Restmenge kann für Kühlzwecke, z.B. in der Brennkammer oder in der Gasturbine verwendet werden.To optimize the heat exchanger used, it can be in a possible procedure of the invention expedient be that a subset of the need for coal gas combustion combustion air by heat exchange with the waste heat ger is preheated from coal gasification and that the rest amount of combustion required for coal gas combustion air is fed directly to the combustion process. A part this non-preheated residual amount can be used for cooling purposes, e.g. can be used in the combustion chamber or in the gas turbine.

Ein anderer Teil dieser nicht vorgeheizten Restmenge kann mit der vorerhitzten Luftmenge gemischt und danach dem Verbren­ nungsprozeß zugeführt werden. Bei dieser Verfahrensführung können kleinere Wärmetauscher zur Luftvorwärmung eingesetzt und dadurch die Anlagenkosten gesenkt werden.Another part of this non-preheated remaining amount can be used of the preheated air volume and then burning process. In this procedure can use smaller heat exchangers for air preheating and thereby the plant costs are reduced.

Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann - wie an sich bekannt - eine der Stromerzeugung dienende Dampfturbine mit dem bei der Dampferzeugung durch Nutzung von verschiedenen Abhit­ zequellen gewonnenen Dampf angetrieben werden.In the method according to the invention, too - as such known - a steam turbine used to generate electricity with the in steam generation by using different abhit Steam sources are driven.

Bei einer Anordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Kohlevergasungsanlage zum Erzeugen von Kohlegas, einer Verbrennungsanlage zum Verbrennen des Kohlega­ ses, einer von dem Verbrennungsabgas der Verbrennungsanlage angetrieben Gasturbine, einer mittels Abhitze aus dem Kohle­ vergasungsprozeß und der Gasturbine angetriebenen Dampfturbi­ nenanlage sowie mindestens einem Wärmetauscher zur Nutzung der Abhitze des Kohlegases ist erfindungsgemäß der mindestens eine Wärmetauscher in den zur Verbrennungsanlage führenden Verbren­ nungsluftkreis eingebunden und zum Vorerhitzen wenigstens eines Teils der für die Kohlegasverbrennung benötigten Ver­ brennungsluft durch Nutzung der Abhitze des Kohlevergasungs­ prozesses vorgesehen.In an arrangement for performing the invention Process with a coal gasification plant for the production of Coal gas, an incinerator for burning the coal gas ses, one of the combustion exhaust gas from the incinerator powered gas turbine, one by means of waste heat from the coal gasification process and the gas turbine driven steam turbine system and at least one heat exchanger to use the According to the invention, the waste gas of the coal gas is the at least one Heat exchanger in the combustion leading to the incineration plant  air circuit and at least for preheating part of the Ver. required for coal gas combustion combustion air by using the waste heat of coal gasification process provided.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehöri­ gen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Abhitzenutzung bei einem Kombiprozeß mit integrierter Kohle­ vergasung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:Further details, features and advantages of the item result from the following description of the belonging gene drawing in which a preferred embodiment of the Use of waste heat in a combined process with integrated coal gasification is shown. The drawing shows:

Fig. 1 eine bekannte Anordnung für einen kombinierten Gas- und Dampfturbinen-Prozeß mit integrierter Kohlever­ gasung (Stand der Technik) - als Blockschaltbild; Figure 1 shows a known arrangement for a combined gas and steam turbine process with integrated coal gasification (prior art) - as a block diagram.

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung für einen kombinierten Gas- und Dampftur­ binen-Prozeß mit integrierter Kohlevergasung - als Blockschaltbild; und Fig. 2 shows an embodiment of an arrangement according to the invention for a combined gas and steam turbine process with integrated coal gasification - as a block diagram; and

Fig. 3 ein Temperatur-Wärme-Diagramm für die bekannte und die erfindungsgemäße Abhitzenutzung bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 2. Fig. 3 is a temperature heat-diagram for the known waste heat utilization, and the present invention in which exporting approximately example of FIG. 2.

Sowohl bei der bekannten Anordnung (Fig. 1), als auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung (Fig. 2) wird die in einer Kohle­ vergasungsanlage 1 erzeugte Gasmenge in einer Gasturbinenanla­ ge 2 verfeuert. Deren Abgaswärmeinhalt wird in einer nachge­ schalteten Dampfturbinenanlage 3 genutzt.Both in the known arrangement ( Fig. 1), as well as in the arrangement according to the invention ( Fig. 2), the amount of gas generated in a coal gasification plant 1 is burned in a gas turbine plant 2 . The exhaust gas heat content is used in a downstream steam turbine system 3 .

Das in der Kohlevergasungsanlage 1 erzeugte Kohlegas durch­ strömt die Primärseite eines Wärmetauschers 12 und eines Wär­ metauschers 4, wird in einer Reinigungsanlage 5 gereinigt, im Wärmetauscher 4 wieder erhitzt und nachfolgend in einer Brenn­ kammer 6 der Gasturbinenanlage 2 mit komprimierter Luft (Ver­ brennungsluft) verbrannt. Die Verbrennungsabgase aus der Brennkammer 6 treiben die Gasturbine 7, und letztere treibt mechamisch einen die Verbrennungsluft verdichtenden Kompressor 8 und einen Generator 9 an.The coal gas generated in the coal gasification plant 1 flows through the primary side of a heat exchanger 12 and a heat exchanger 4 , is cleaned in a cleaning system 5 , reheated in the heat exchanger 4 and subsequently burned in a combustion chamber 6 of the gas turbine system 2 with compressed air (combustion air) . The combustion exhaust gases from the combustion chamber 6 drive the gas turbine 7 , and the latter drives mechanically a compressor 8 that compresses the combustion air and a generator 9 .

Die aus der Gasturbine 7 abströmenden Verbrennungsabgase wer­ den in einem - bevorzugt mehrstufigen - Abhitzekessel 10 abge­ kühlt umd liefern dadurch einen Teil der zur Dampferzeugung und -überhitzung für das Antreiben der Dampfturbine 11 erfor­ derlichen Wärmeenergie. Dem gleichen Zweck dient der Abhitze­ kessel bzw. Wärmetauscher 12, der in die das Kohlegas führende Leitung 13 stromauf des Wärmetauschers 4 eingebunden ist.The combustion exhaust gases flowing out of the gas turbine 7 are cooled in a - preferably multi-stage - waste heat boiler 10 and thereby provide part of the heat energy required for steam generation and overheating for driving the steam turbine 11 . The same purpose serves the waste heat boiler or heat exchanger 12 , which is integrated into the line 13 carrying the coal gas upstream of the heat exchanger 4 .

Die Dampfturbine 11 treibt einen weiteren Generator 14 an. Der die Dampfturbine 11 verlassende Dampf wird in einem Kondensa­ tor 15 kondensiert. Das Kondensat wird anschließend dem Abhit­ zekessel 10 und dem Wärmetauscher 12 zugeführt und dort zur Dampferzeugung wieder erhitzt.The steam turbine 11 drives a further generator 14 . The steam leaving the steam turbine 11 is condensed in a capacitor 15 . The condensate is then fed to the Abhit boiler 10 and the heat exchanger 12 and heated there again to generate steam.

Insoweit stimmen das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung (Fig. 2) und die bekannte Anordnung gemäß Fig. 1 überein und haben die gleichen Bezugszeichen.In this respect, the exemplary embodiment of the arrangement according to the invention ( FIG. 2) and the known arrangement according to FIG. 1 match and have the same reference numerals.

Abweichend vom Stande der Technik wird bei der erfindungsge­ mäßen Prozeßführung wenigstens eine Teilmenge der im Kompres­ sor 8 komprimierten Verbrennungsluft durch einen Lufterhitzer 20 geführt, bevor sie in die Gasturbinenbrennkammer 6 zur Ver­ brennung des Kohlegases eingeleitet wird. Der Lufterhitzer 20 ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als Wärmetauscher ausgebildet, dessen Primärseite von dem ungerei­ nigten Kohlegas und dessen Sekundärseite - im Gegenstrom - von der Verbrennungsluft durchströmt wird. Der Lufterhitzer 20 ist unmittelbar stromab der Kohlevergasungsanlage 1 angeordnet und nutzt daher die Abhitze aus dem Kohlevergasungsprozeß im höch­ sten Abhitzetemperaturbereich aus. Stromab des Lufterhitzers 20 und damit in niedrigeren Abhitzetemperaturbereichen des Kohlegases sind der der Dampferzeugung dienende Wärmetauscher bzw. Abhitzekessel 12 und der der Wiederaufheizung des gerei­ nigten Kohlegases dienende Wärmetauscher 4 hintereinander in die Kohlgasleitung 13 eingebunden. Die den Sekundärkreis des Lufterhitzer 20 verlassende vorgewärmte Verbrennungsluft wird über eine Verbrennungsluftleitung 21 der Gasturbinenbrennkam­ mer 6 zugeführt.Deviating from the prior art, in the process control according to the invention, at least a subset of the compressed air compressed in the compressor 8 is passed through an air heater 20 before it is introduced into the gas turbine combustion chamber 6 for the combustion of the coal gas. The air heater 20 is formed in the embodiment shown in FIG. 2 as a heat exchanger, the primary side of which is flowed through by the uncleaned coal gas and the secondary side - in counterflow - from the combustion air. The air heater 20 is arranged immediately downstream of the coal gasification plant 1 and therefore uses the waste heat from the coal gasification process in the highest waste heat temperature range. Downstream of the air heater 20 and thus in lower heat recovery temperature ranges of the coal gas, the heat exchanger or waste heat boiler 12 serving for steam generation and the heat exchanger 4 serving to re-heat the cleaned coal gas are integrated one after the other into the coal gas line 13 . The preheated combustion air leaving the secondary circuit of the air heater 20 is supplied via a combustion air line 21 to the gas turbine combustion chamber 6 .

In dem Diagramm gemäß Fig. 3 sind Temperatur-Wärme-Kennlinien für die Abhitzenutzung bei den Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die bei der Rohgasabkühlung anfallende Wärme ist in Abhängigkeit von der Rohgastemperatur durch die oberste Kennlinie dargestellt.The diagram according to FIG. 3 shows temperature-heat characteristic curves for the use of waste heat in the arrangements according to FIGS . 1 and 2. The heat generated during the cooling of the raw gas is shown as a function of the raw gas temperature by the top characteristic.

Die Abhitzenutzung des Kohlegases bei der bekannten Prozeßfüh­ rung gemäß Fig. 1 ist schematisch durch den gestrichelten Kurvenzug dargestellt. Im Wärmetauscher 4 wird das Kohlegas nach der Reinigung im Gasreiniger 5 auf ca. 330°C aufgeheizt, wobei etwa 17% des Wärmeinhaltes (Abhitze) des Kohlegases genutzt werden. Der überwiegende restliche Teil der Abhitze dient zur Erzeugung von Dampf bei z.B. 110 bar und etwa 530°C. Die Rohgasendtemperatur nach der Abhitzenutzung beträgt dabei ca. 220°C. Hierbei werden ca. 82% der in der Vergasungsanlage 1 eingesetzten Kohleenergie als chemische und thermische Ener­ gie der Gasturbinenanlage 2 zugeführt. Weitere 13 % der Kohle­ energie werden direkt in den Dampfprozeß eingeführt.The heat recovery of the coal gas in the known process leadership according to FIG. 1 is shown schematically by the dashed curve. In the heat exchanger 4 , the coal gas is heated to about 330 ° C. after cleaning in the gas cleaner 5 , about 17% of the heat content (waste heat) of the coal gas being used. The majority of the waste heat is used to generate steam at, for example, 110 bar and around 530 ° C. The raw gas end temperature after the heat recovery is approx. 220 ° C. Here, approximately 82% of the coal energy used in the gasification plant 1 is supplied as chemical and thermal energy to the gas turbine plant 2 . Another 13% of coal energy is directly introduced into the steam process.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel der erfindungsge­ mäßen Prozeßführung wird Verbrennungsluft, die mit ca. 360°C aus dem Kompressor 7 austritt, auf 450°C bis 500°C, beispiels­ weise auf 475°C aufgeheizt, wobei sich das Rohgas von ca. 1000°C bis 1100°C auf 400°C bis 500°C, beispielsweise auf 410°C abkühlt. Das Reingas kann dann bis auf 370°C bis 400°C aufgeheizt werden, während das Rohgas das Abhitzesystem mit einer zum Stande der Technik vergleichbaren Temperatur ver­ läßt. Auf diese Weise werden ca. 95% der Kohleenergie dem Gasturbinenteil des Kombiprozesses zugeführt. Dies wirkt sich auf den Wirkungsgrad der Gesamtstromerzeugung mit einer Ver­ besserung von 1 bis 2 Prozentpunkten bei einer Gasturbinenein­ trittstemperatur von ca. 1100°C aus. Im Vergleich zu ebenfalls bekannten Kombiprozessen mit integrierter Kohlevergasung, bei denen die Abhitze im höchsten Temperaturbereich ausschließlich zur Sattdampferzeugung genutzt wird, wirken sich die erfin­ dungsgemäßen Vorteile noch stärker aus. Ebenso ist eine weite­ re Steigerung der Eintrittstemperatur bei den Gasturbinen von Vorteil.In the example of the process control according to the invention shown in FIG. 2, combustion air which emerges from the compressor 7 at approximately 360.degree. C. is heated to 450.degree. C. to 500.degree. C., for example to 475.degree cools about 1000 ° C to 1100 ° C to 400 ° C to 500 ° C, for example to 410 ° C. The clean gas can then be heated up to 370 ° C to 400 ° C, while the raw gas leaves the waste heat system with a temperature comparable to the prior art. In this way, approx. 95% of the coal energy is fed to the gas turbine part of the combined process. This affects the efficiency of the total electricity generation with an improvement of 1 to 2 percentage points at a gas turbine inlet temperature of approx. 1100 ° C. In comparison to also known combination processes with integrated coal gasification, in which the waste heat in the highest temperature range is used exclusively for the production of saturated steam, the advantages according to the invention have an even greater effect. A further increase in the inlet temperature of the gas turbines is also advantageous.

Es ist für den Fachmann klar, daß die Erfindung nicht auf das zuvor anhand der Fig. 2 und 3 beschriebene spezielle Aus­ führungsbeispiel beschränkt ist. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, den Wärmetauscher 12 entfallen zu lassen (wie im Beispiel Fig. 3 geschehen) oder die Reihenfolge der Wärme­ tauscher 4, 12, 20 in der Rohgasleitung 13 zu verändern, um konstruktive oder werkstofftechnische Vorteile zu erreichen. Ein Teil der aus dem Kompressor 8 austretenden Verbrennungs­ luft kann der Gasturbinenkammer 6 direkt ohne Vorerhitzung durch Abhitze zugeführt werden. Andererseits kann eine Teilmen­ ge der komprimierten Verbrennungsluft vor dem Lufterhitzer 20 abgezweigt und mit der vorerwärmten Verbrennungsluft 21 vor Erreichen der Brennkammer 6 gemischt werden. Hierdurch kann im Gasturbinenprozeß benötigte Kühlluft bereitgestellt werden und eine Optimierung der Auslegung des Lufterhitzers 20 erreicht werden.It is clear to the person skilled in the art that the invention is not restricted to the specific exemplary embodiment described above with reference to FIGS. 2 and 3. For example, it may be appropriate to omit the heat exchanger 12 (as happened in the example in FIG. 3) or to change the sequence of the heat exchangers 4 , 12 , 20 in the raw gas line 13 in order to achieve constructive or technical advantages. Part of the combustion air emerging from the compressor 8 can be supplied to the gas turbine chamber 6 directly without preheating by heat. On the other hand, a partial amount of the compressed combustion air can be branched off in front of the air heater 20 and mixed with the preheated combustion air 21 before reaching the combustion chamber 6 . As a result, cooling air required in the gas turbine process can be provided and an optimization of the design of the air heater 20 can be achieved.

Claims (11)

1. Verfahren zur Nutzung der bei einem Kohlevergasungsprozeß anfallenden Abhitze bei der Kopplung eines Kohlevergasungspro­ zesses mit einem Gasturbinen-Prozeß, vorzugsweise einem kombi­ nierten Gas-Dampfturbinen-Prozeß, wobei ein Brenngas in einer Kohlevergasungsanlage erzeugt, das Brenngas als Brennstoff für die Gasturbinenanlage verwendet und die Abhitze der Gasturbi­ nenanlage wenigstens teilweise zur Dampferzeugung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft für die Gasturbinenanlage durch Wär­ metausch vorerhitzt wird und daß als Primärmedium bei diesem Wärmetausch ein Abhitzeträger, insbesondere Rohgas, aus dem Kohlevergasungsprozeß verwendet wird.1. A method of using the waste heat generated in a coal gasification process in the coupling of a coal gasification process with a gas turbine process, preferably a combined gas-steam turbine process, wherein a fuel gas is generated in a coal gasification plant, the fuel gas is used as fuel for the gas turbine plant and the waste heat from the gas turbine system is at least partially used for steam generation, characterized in that the combustion air for the gas turbine system is preheated by heat exchange and that a heat carrier, in particular raw gas, from the coal gasification process is used as the primary medium in this heat exchange. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlegas vor der Verbrennung mit vorerhitzter Verbren­ nungsluft gereinigt, die bei dem Kohlevergasungsprozeß anfal­ lende Abhitze in einem mittleren Temperaturbereich zur Wieder­ aufheizung des durch die Vergasung entstandenen und nachfol­ gend gereinigten Kohlegases genutzt und die Abhitze aus der Kohlevergasung in einem Temperaturbereich oberhalb des mittle­ ren Temperaturbereichs für die Vorerhitzung der Verbrennungs­ luft verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the coal gas before combustion with preheated combustion cleaned air that was incurred in the coal gasification process heat in a medium temperature range heating of the gas produced and subsequent to the gasification used cleaned coal gas and the waste heat from the Coal gasification in a temperature range above the middle ren temperature range for preheating the combustion air is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Teil der Abhitze vorzugsweise im Temperaturbe­ reich oberhalb des mittleren Temperaturbereiches Dampf erzeugt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that with part of the waste heat, preferably in the Temperaturbe Generates steam richly above the medium temperature range becomes.   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit einem Teil der Abhitze, insbesondere demjenigen unterhalb des mittleren Temperaturbereichs, Speise­ wasser vorgewärmt und/oder Dampf erzeugt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that with part of the waste heat, in particular that below the medium temperature range, food water is preheated and / or steam is generated. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Teilmenge der für die Kohlegasverbren­ nung benötigten Verbrennungsluft durch Wärmetausch mit dem Abhitzeträger aus dem Kohlevergasungsprozeß vorerhitzt wird und daß die Restmenge der für die Kohlegasverbrennung benötig­ ten Verbrennungsluft dem Verbrennungsprozeß direkt zugeführt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that a subset of those for the coal gas burns combustion air by exchanging heat with the Waste heat from the coal gasification process is preheated and that the remaining amount is needed for coal gas combustion th combustion air fed directly to the combustion process becomes. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Teilmenge der für die Kohlegasverbren­ nung benötigten Verbrennungsluft durch Wärmetausch mit dem Abhitzeträger aus dem Kohlevergasungsprozeß vorerhitzt wird und daß die Restmenge der für die Kohlegasverbrennung benötig­ ten Verbrennungsluft mit der vorerhitzten Luftmenge gemischt und danach dem Verbrennungsprozeß zugeführt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that a subset of those for the coal gas burns combustion air by exchanging heat with the Waste heat from the coal gasification process is preheated and that the remaining amount is needed for coal gas combustion mixed combustion air with the preheated air volume and then fed to the combustion process. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine der Stromerzeugung dienende Dampfturbi­ ne mit dem bei der Dampferzeugung gewonnenen Dampf angetrieben wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized ge indicates that a steam turbine used to generate electricity ne driven with the steam obtained during steam generation becomes. 8. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Kohlevergasungsanlage (1) zum Erzeugen von Kohlegas, einer Verbrennungsanlage (6) zum Ver­ brennen des Kohlegases, einer von dem Verbrennungsabgas der Verbrennungsanlage (6) angetriebenen Gasturbine (7), einer mittels Abhitze aus dem Kohlevergasungsprozeß und der Turbine angetriebenen Dampfturbinenanlage (3) sowie mindestens einem Wärmetauscher zur Nutzung der Abhitze des Kohlegases, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Wärmetauscher (20) in den zur Verbren­ nungsanlage (6) führenden Verbrennungsluftkreis (21) eingebun­ den und zum Vorerhitzen wenigstens eines Teils der für die Kohlegasverbrennung benötigten Verbrennungsluft durch Nutzung der Abhitze des Kohlevergasungsprozesses vorgesehen ist.8. Arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 7, with a coal gasification system ( 1 ) for generating coal gas, a combustion system ( 6 ) for burning the coal gas, a gas turbine ( 7 ) driven by the combustion exhaust gas of the combustion system ( 6 ) ), a driven means of waste heat from the coal gasification process and the turbine steam-turbine plant (3) and at least one heat exchanger to use the waste heat of the coal gas, characterized in that the at least one heat exchanger (20) into the drying plant to burn (6) leading combustion air circuit (21 ) included and is provided for preheating at least part of the combustion air required for coal gas combustion by utilizing the waste heat of the coal gasification process. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärseiten mehrerer Wärmetauscher (20, 12, 4) in eine von der Kohlevergasungsanlage (1) kommenden Rohgasleitung (13) eingebunden sind und daß eine Reinigungsanlage (5) der Primär­ seite des letzten (4) der Wärmetauscher nachgeschaltet ist.9. An arrangement according to claim 8, characterized in that the primary sides of several heat exchangers (20, 12, 4) are integrated in a coming from the coal gasification plant (1) crude gas line (13) and that a cleaning system (5) side of the primary of the last ( 4) the heat exchanger is connected downstream. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiederaufheizung des gereinigten Kohlegases die Sekundär­ seite eines (4) der Wärmetauscher (20, 12, 4) in die Kohlegas­ leitung (13) zwischen der Reinigungsanlage (5) und der Ver­ brennungsanlage (6) eingebunden ist und ein weiterer (12) der Wärmetauscher einen Teil der zur Dampferzeugung und -überhit­ zung für den Antrieb einer Dampfturbine (11) erforderlichen Wärmeenergie liefert.10. The arrangement according to claim 9, characterized in that for reheating the cleaned coal gas, the secondary side of one ( 4 ) of the heat exchanger ( 20 , 12 , 4 ) in the coal gas line ( 13 ) between the cleaning system ( 5 ) and the United combustion system ( 6 ) is involved and another ( 12 ) of the heat exchanger supplies part of the heat energy required for steam generation and overheating for driving a steam turbine ( 11 ). 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Kompressor (8) erzeugte kom­ primierte Verbrennungsluft in wenigstens zwei Teilströme auf­ geteilt wird, von denen einer in einem Wärmetauscher (20) vorerhitzt wird und der andere direkt in die Verbrennungsanla­ ge (6) eingeleitet wird.11. Arrangement according to one of claims 8 to 10, characterized in that the com compressed combustion air generated in a compressor ( 8 ) is divided into at least two partial flows, one of which is preheated in a heat exchanger ( 20 ) and the other directly in the incinerator ( 6 ) is initiated.
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