DE3941091A1 - Power station - has air and water decomposition for oxygen gas to reduce formation of nitrogen oxide(s) - Google Patents

Power station - has air and water decomposition for oxygen gas to reduce formation of nitrogen oxide(s)

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Abstract

To burn the fuel in a power station, where the fuel burns with a gas containing oxygen for the steam generator, the gas with the oxygen content is formed with the help of an air and/or water decomposition assembly, and then fed to the steamer. Under low electricity demand conditions, at least part of the gas formed with an oxygen content is passed to an intermediate storage. ADVANTAGE - The method reduces the formation of nitrogen oxides from nitrogen in the air.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Verbrennung von Brennstoff in einem Kraftwerk mit einem Dampferzeuger, bei dem der Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas verbrannt wird.The invention relates to a method for Burning fuel in a power plant with a Steam generator, in which the fuel with a oxygen-containing gas is burned.

Bei bekannten Dampferzeugern wird eine große Menge an Verbrennungsluft benötigt, die zu 80% aus Stickstoff besteht. Der Luftstickstoff bildet mit dem Sauerstoff der Verbrennungsluft einen erheblichen Anteil von für die Umwelt schädlichen Stickoxiden. Bevor die Abgase über einen Schornstein in die Atmosphäre geleitet werden, werden sie in Entstickungsanlagen, Rauchgasentschwefelungsanlagen und Filteranlagen weitgehend von Schadstoffen gereinigt.In known steam generators, a large amount of Combustion air is required, which is 80% nitrogen consists. The atmospheric nitrogen forms with the oxygen Combustion air makes up a significant portion of that Environmentally harmful nitrogen oxides. Before the exhaust gases over one Chimney will be directed into the atmosphere, they will in denitrification plants, flue gas desulfurization plants and Filter systems largely cleaned of pollutants.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, bei dem die Bildung von mit dem Luftstickstoff gebildeten Stickoxiden weitgehend vermieden wird.It is the object of the present invention Specify generic method in which the education of nitrogen oxides formed with atmospheric nitrogen is largely avoided.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß mit Hilfe einer Luftzerlegungsanlage und/oder einer Wasserzerlegungsanlage ein im wesentlichen aus Sauerstoff bestehendes Gas erzeugt und dieses dem Dampferzeuger zugeführt wird. Somit wird die Bildung von mit dem Luftstickstoff gebildeten Stickoxiden weitgehend vermieden, da kein Luftstickstoff der Verbrennung zugeführt wird.According to the method, this object is achieved in that with Help of an air separation plant and / or Water separation plant essentially consists of oxygen  existing gas is generated and this to the steam generator is fed. Thus the formation of with the Nitrogen oxides largely avoided, since no atmospheric nitrogen is supplied to the combustion.

Das im wesentlichen aus Sauerstoff bestehende Gas kann in bevorzugter Weise aus reinem Sauerstoff bestehen.The gas consisting essentially of oxygen can be in preferably consist of pure oxygen.

Außerdem kann dadurch, daß die Erwärmung des Luftstickstoffs entfällt, der Kesselwirkungsgrad verbessert werden.In addition, the fact that the heating of the Air nitrogen is eliminated and the boiler efficiency is improved will.

Durch die erhebliche Reduzierung des Frischgas- und des Abgasvolumenstroms ergeben sich Verringerungen der Kanal- und Schornsteinquerschnitte und der Dampferzeuger- und Gebläsegrößen. Ebenso ist der zur Entstickung des im Abgas enthaltenen Brennstoff-NOx erforderliche Katalysator in seinen baulichen Ausmaßen verringert. Dadurch wird eine starke Senkung der Investitionskosten erreicht.The considerable reduction in the fresh gas and exhaust gas volume flow results in reductions in the duct and chimney cross sections and in the sizes of the steam generators and fans. The structural dimensions of the catalyst required for denitrification of the fuel NO x contained in the exhaust gas are also reduced. As a result, the investment costs are greatly reduced.

Es ist zwar aus der DE-28 35 852 C2 eine kombinierte Gas- Dampf-Kraftanlage mit einer Vergasungseinrichtung für den Brennstoff bekannt, bei der Luft in einer Luftzerlegungsanlage in Stickstoff und Sauerstoff getrennt wird, jedoch wird der Sauerstoff zur Vergasung von Kohle oder Öl in einer Vergasungseinrichtung angewandt. Der der Vergasungseinrichtung nachgeschaltete Dampferzeuger wird in bekannter Weise mit Brenngas und Luft betrieben.DE-28 35 852 C2 is a combined gas Steam power plant with a gasification device for the Known at air in one fuel Air separation plant separated into nitrogen and oxygen will, however, the oxygen will be used to gasify coal or oil applied in a gasifier. The the Gasification device downstream steam generator is in operated in a known manner with fuel gas and air.

Bei niedriger elektrischer Last wird vorzugsweise zumindest ein Teil des erzeugten im wesentlichen aus Sauerstoff bestehenden Gases zwischengespeichert. Zu Zeiten niedriger elektrischer Last kann die kostengünstige Energie dazu verwandt werden, einen Überschuß an Sauerstoff zu erzeugen und diesen zwischenzuspeichern. Bei Spitzenlastbetrieb kann die gerade erzeugte Sauerstoffmenge und die gespeicherte Sauerstoffmenge den Sauerstoffbedarf des Dampferzeugers abdecken. Neben einer rentablen Sauerstofferzeugung kommt es zu einer Glättung der Lastkurve.At low electrical load is preferably at least part of the generated essentially from oxygen existing gas temporarily stored. At times lower electrical load can be the inexpensive energy to do so be used to produce an excess of oxygen and cache it. During peak load operation the amount of oxygen just generated and the stored Amount of oxygen the oxygen demand of the steam generator  cover. In addition to profitable oxygen production it smooths the load curve.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Kraftwerk mit einem Dampferzeuger. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß dem Dampferzeuger eine ein im wesentlichen aus Sauerstoff bestehendes Gas erzeugende Luftzerlegungsanlage und/oder Wasserzerlegungsanlage vorgeschaltet ist.The invention also relates to a power plant with a Steam generator. According to the invention it is provided that the steam generator is an essentially oxygen existing gas generating air separation plant and / or Water separation plant is connected upstream.

Weiterhin ist es vorteilhaft, zwischen dem Dampferzeuger und der Luftzerlegungsanlage bzw. der Wasserzerlegungsanlage einen Zwischenspeicher zu schalten. Der Zwischenspeicher dient der Aufnahme einer bei niedriger elektrischer Last erzeugten Überschußmenge an Sauerstoff.It is also advantageous to use the steam generator and the air separation plant or Water separation plant to switch an intermediate store. The buffer is used to record a low electrical load generated excess amount of oxygen.

Es ist weiterhin von Vorteil, dem Zwischenspeicher eine Bypassleitung zuzuordnen. Damit kann der Dampferzeuger ausschließlich aus dem bzw. über dem Zwischenspeicher, ausschließlich über die Bypassleitung bei gegebenenfalls gleichzeitiger Einspeicherung in den Zwischenspeicher oder gleichzeitig beide mit Sauerstoff versorgt werden.It is also advantageous to use a buffer Assign bypass line. So that the steam generator exclusively from or above the buffer, exclusively via the bypass line if necessary simultaneous storage in the buffer or both are supplied with oxygen at the same time.

Weiterhin ist es von Vorteil, daß der Generator des Kraftwerks mit der Luftzerlegungsanlage bzw. der Wasserzerlegungsanlage elektrisch verbunden ist, d. h. Bestandteil des Kraftwerks ist und nicht mit Fremdenergie betrieben wird.It is also advantageous that the generator of the Power plant with the air separation plant or the Water separation plant is electrically connected, d. H. Is part of the power plant and not with external energy is operated.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine Ausführungsform eines nach diesem Verfahren betreibbaren Kraftwerks mit einem Dampferzeuger sollen anhand der beigefügten Figur näher beschrieben werden, die ein Verfahrensfließbild zeigt.The method according to the invention and an embodiment of a power plant that can be operated using this method a steam generator should refer to the attached figure are described in more detail, which is a process flow diagram shows.

In einem Dampferzeuger i wird Brennstoff B mit einem im wesentlichen aus Sauerstoff bestehenden Gas O2 bei einer Temperatur von z. B. 2000°C verbrannt. Der Brennstoff B wird über eine Brennstoffleitung 2 dem Dampferzeuger 1 aufgegeben. In einer dem Dampferzeuger 1 vorgeschalteten Luftzerlegungsanlage 3 wird durch Zerlegen von Luft L ein im wesentlichen aus Sauerstoff bestehendes Gas O2 erzeugt und über einen Zwischenspeicher 4 bzw. eine den Zwischensspeicher 4 umfahrende Bypassleitung 5, einem Gebläse 5 sowie verbindende Leitungen 7 dem Dampferzeuger 1 zugeführt. Ebenso kann in einem anderen Ausführungsbeispiel das Gebläse 6 in Durchströmrichtung vor dem Zwischenspeicher 5 geschaltet sein. In der Bypassleitung 5 und/oder der Leitungen 7 sind der Einfachheit halber nicht mit dargestellte Armaturen vorgesehen, um die möglichen Verbindungen zwischen Luftzerlegungsanlage 3 und Dampferzeuger 1 schalten zu können. Der in der Luftzerlegungsanlage gewonnene Stickstoff N2 wird zur weiteren Verwendung in nicht dargestellte Behältnisse gefüllt oder über Leitungen abgeleitet.In a steam generator i fuel B with a gas consisting essentially of oxygen O 2 at a temperature of z. B. burned 2000 ° C. The fuel B is fed to the steam generator 1 via a fuel line 2 . In an air separation plant 3 connected upstream of the steam generator 1 , a gas O 2 consisting essentially of oxygen is generated by the separation of air L and is supplied to the steam generator 1 via an intermediate store 4 or a bypass line 5 bypassing the intermediate store 4 , a blower 5 and connecting lines 7 . Likewise, in another exemplary embodiment, the fan 6 can be connected upstream of the intermediate store 5 in the flow direction. In the bypass line 5 and / or the lines 7 , fittings which are not shown are provided for the sake of simplicity in order to be able to switch the possible connections between the air separation plant 3 and the steam generator 1 . The nitrogen N 2 obtained in the air separation plant is filled into containers (not shown ) for further use or discharged via lines.

Das bei der Verbrennung im Dampferzeuger 1 entstehende Abgas A wird einem nachgeschalteten Katalysator 8 zur Entstickung zugeführt und dann über ein Saugzuggebläse 11 und einen Schornstein 10 an die Atmosphäre abgegeben. Zwischen Dampferzeuger 1 und Schornstein 10 kann eine Rauchgasentschwefelungsanlage angeordnet sein.The exhaust gas A which arises during combustion in the steam generator 1 is fed to a downstream catalytic converter 8 for denitrification and is then released to the atmosphere via a suction fan 11 and a chimney 10 . A flue gas desulfurization system can be arranged between the steam generator 1 and the chimney 10 .

Der im Dampferzeuger 1 erzeugte Dampf wird in einer Turbinengeneratorbaugruppe 11 entspannt. Der Generator der Turbinenbaugruppe 11 ist über eine Leitung 12 mit der Luftzerlegungsanlage 3 elektrisch verbunden. Wasserseitig ist die Turbinengeneratorbaugruppe 11 über Kondensator 13 und Speisepumpe 14 mit den Dampferzeuger 1 verbunden.The steam generated in the steam generator 1 is expanded in a turbine generator assembly 11 . The generator of the turbine assembly 11 is electrically connected to the air separation plant 3 via a line 12 . On the water side, the turbine generator assembly 11 is connected to the steam generator 1 via a condenser 13 and a feed pump 14 .

Anstelle der Luftzerlegungsanlage 3 kann auch eine Wasserzerlegungsanlage vorgesehen sein. Der neben dem Sauerstoff erzeugte Wasserstoff wird anderen Einsatzorten zugeleitet. Instead of the air separation plant 3 , a water separation plant can also be provided. The hydrogen generated in addition to the oxygen is sent to other locations.

Luftzerlegungsanlagen bzw. Wasserzerlegungsanlagen sind ansich bekannt (vgl. "Ullmanns Enzyclopädie der technischen Chemie", 4. Auflage, Band 3, Seiten 221 ff. bzw. Seiten 275 ff.).Air separation plants or water separation plants are known per se (cf. "Ullmann's Encyclopedia of technical chemistry ", 4th edition, volume 3, pages 221 ff. or pages 275 ff.).

Claims (6)

1. Verfahren zur Verbrennung von Brennstoff in einem Kraftwerk mit einem Dampferzeuger bei dem Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Luftzerlegungsanlage und/oder einer Wasserzerlegungsanlage ein im wesentlichen aus Sauerstoff bestehendes Gas erzeugt und dieses dem Dampferzeuger zugeführt wird.1. Process for the combustion of fuel in a power plant with a steam generator in which fuel is burned with an oxygen-containing gas, characterized in that a gas consisting essentially of oxygen is generated with the aid of an air separation plant and / or a water separation plant and this is fed to the steam generator . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei niedriger elektrischer Last zumindest ein Teil des erzeugten im wesentlichen aus Sauerstoff bestehenden Gases zwischengespeichert wird.2. The method according to claim 1, characterized, that at least a part at low electrical load of the generated essentially from oxygen existing gas is temporarily stored. 3. Kraftwerk mit einem Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dampferzeuger (1) eine ein im wesentlichen aus Sauerstoff bestehendes Gas (O2) erzeugende Luftzerlegungsanlage (3) und/oder Wasserzerlegungsanlage vorgeschaltet ist.3. Power plant with a steam generator for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that the steam generator ( 1 ) is an upstream of an essentially oxygen (O 2 ) generating air separation plant ( 3 ) and / or water separation plant. 4. Kraftwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dampferzeuger (1) und der Luftzerlegungsanlage (3) bzw. der Wasserzerlegungsanlage ein Zwischenspeicher (4) geschaltet ist.4. Power plant according to claim 3, characterized in that an intermediate store ( 4 ) is connected between the steam generator ( 1 ) and the air separation plant ( 3 ) or the water separation plant. 5. Kraftwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zwischenspeicher (4) eine Bypassleitung (5) zugeordnet ist.5. Power plant according to claim 3 or 4, characterized in that the buffer ( 4 ) is assigned a bypass line ( 5 ). 6. Kraftwerk nach mindestens einen der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Generator des Kraftwerks mit der Luftzerlegungsanlage (3) bzw. Wasserzerlegungsanlage elektrisch verbunden ist.6. Power plant according to at least one of claims 3 to 5, characterized in that the generator of the power plant is electrically connected to the air separation plant ( 3 ) or water separation plant.
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