DE69731116T2

DE69731116T2 - Verfahren und vorrichtung zur energiegewinnung

Info

Publication number: DE69731116T2
Application number: DE69731116T
Authority: DE
Inventors: Masaki Iijima
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: WO1998029653A1; ID21949A; KR19980064720A; EP0955455A1; DE69731116D1; KR100250645B1; CA2275795A1; CN1186194A; JPH1135950A; EP0955455A4; US6298651B1; DK0955455T3; ES2226002T3; AU726473B2; AU7892098A; RU2175075C2; CA2275795C; EP0955455B1; CN1153005C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Energiegewinnung, bei welchem ein kesselbezogener Kraftstoff, wie zum Beispiel Kohle und Schweröl, in ein Destillat und ein Reststoff getrennt werden, indem eine Teilverarbeitung durchgeführt wird, und wobei nachfolgend ein Gasturbinen-Kraftstoff aus dem Destillat oder einer Mischung des Gasturbinen-Kraftstoffs und einem weiteren gasturbinenbezogenen Kraftstoff erlangt wird, einer Gasturbine zugeführt wird, wobei der Gasturbinen-Kraftstoff und der gasturbinenbezogene Kraftstoff verbrannt werden um elektrische Energie zu erzeugen, wobei andererseits ein Kessel-Kraftstoff, welcher den Reststoff oder eine Kombination aus dem Reststoff und dem kesselbezogenen Kraftstoff enthält, und/oder weitere kesselbezogene Kraftstoffe einem Kessel zugeführt werden, wobei diese Kraftstoffe verbrannt werden um Dampf zu erzeugen, und Energie mittels einer Dampfturbine erzeugt wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Energiegewinnungsverfahren und eine Vorrichtung zum Wiederverbrennen eines Abgases, wobei ein Abgas, welches aus einer Gasturbine ausgestoßen wird, einem Kessel zugeführt wird und zum Verbrennen vom Kesselkraftstoff verwendet wird.
Es gibt drei Arten an Energiegewinnungsverfahren zum Umwandeln einer durch Verbrennung erzeugten Energie in elektrische Energie durch einen Motor, wie zum Beispiel eine Turbine, nämlich ein erstes Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie mittels eines Kessels und einer Dampfturbine; ein zweites Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie mittels einer Gasturbine; und ein kombiniertes Kreisverfahren, welches die Kombination aus dem ersten und zweiten Verfahren verwendet.
Beim Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie mittels eines Kessels und einer Dampfturbine werden Heizöl, Rückstandsöl oder Kohle als ein Kraftstoff verwendet. Ferner wird elektrische Energie erzeugt, indem die Turbine unter Verwendung von Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck angetrieben wird, welcher durch den Kessel erzeugt wird. Jedoch ist der thermische Wirkungsgrad relativ gering, nämlich 38 bis 40%/HHV-Basis (HHV: höherer Erwärmungswert; der thermische Wirkungsgrad einer Energieerzeugung wird auf HHV-Basis ausgedrückt, es sei denn sie wird anders spezifiziert).
Ferner werden bei dem Verfahren, welches die Gasturbine verwendet, Flüssigerdgas (LNG), Kerosin (oder Petroleum) oder Leichtöl (Gasöl) als Kraftstoff verwendet. Ferner wird der Kraftstoff zu komprimierter Luft verbrannt und dann durch Erwärmen der komprimierten Luft durch Verbrennungswärme verbrannt. Elektrische Energie wird durch Antreiben der Gasturbine durch das erzeugte Gas mit hoher Temperatur und hohem Druck erzeugt. Obwohl der thermische Wirkungsgrad in diesem Fall 20 bis 35% beträgt, ist die Temperatur des aus der Gasturbine ausgestossenen Abgases hoch, beispielsweise 450 bis 700°C, und somit kann die Wärme dieses Gases verwendet werden.
Ferner kann in dem Fall, bei welchem eine luftgekühlte Lamellenturbine verwendet wird, die Gastemperatur auf 1300 bis 1500°C erhöht werden. Somit kann der Wirkungsgrad einer Energiegewinnung verbessert werden. Daraus folgend kann das Abgas wirksamer verwendet werden.
Im Falle des Verfahrens der Kombikraftwerk-Energiegewinnung, welches die Zusammenfassung dieser Energieerzeugungsverfahren ist, wird LNG als Kraftstoff verwendet. Eine elektrische Energie wird durch Verbrennen des Kraftstoffs zu komprimierter Luft und Antreiben der Gasturbine durch die Verwendung des Gases mit hoher Temperatur und hohem Druck erzeugt. Ferner wird das Abgas einem Wärmerückgewinnungs-Kessel zugeführt, um Dampf zu erzeugen. Somit wird das Verfahren zur Gewinnung von elektrischer Energie durch Verwenden der Dampfturbine durchgeführt. Eine herkömmliche Gasturbine unterstützt einen hohen Wärmewirkungsgrad von 46 bis 47%. Somit, wenn eine Einrichtung aufgrund von einer Überalterung der Energiegewinnungseinrichtung neu aufgebaut wird, oder wenn die Zunahme der Fähigkeit zur Energiegewinnung durch Verwenden der bestehenden Einrichtung notwendig ist, wurden neue Einrichtungen konstruiert, welche das Verfahren der Kombikraftwerk-Energiegewinnung anwenden, durch welches ein hoher Wärmewirkungsgrad erlangt werden kann.
Jedoch kostet im Falle des Verfahrens der Kombikraftwerk-Energiegewinnung, welches LBG verwendet, die Speicherung des Kraftstoffs, nämlich LNG, sehr viel, und es kann ein Problem beim Zuführen von LNG auftreten.
Westliche Länder haben die Erfahrung gemacht, Rohöl und Rückstandsöl zusätzlich zu LNG und Leichtöl als Kraftstoff für eine Gasturbine zu verwenden. Jedoch traten viele Probleme auf, welche auf Unreinheiten zurückzuführen sind, welche im Rohöl und Rückstandsöl enthalten sind. Ferner wird hervorgehoben, dass die Wartungskosten sich auf eine höhere Summe im Vergleich mit der im Falle einer Verwendung von Leichtöl und LNG aufsummiert haben. Im übrigen ist es wünschenswert, dass die Inhalte von Unreinheiten im Kraftstoff, welcher in der Gasturbine verwendet wird, wie folgt beschränkt werden: eine Summe aus Natriumgehalt und Kaliumgehalt beträgt nicht mehr als 0,5 ppm pro Gewicht; und ein Vanadiumgehalt beträgt nicht mehr als 0,5 ppm pro Gewicht. Insbesondere beeinflussen sich eine Natriumsalzkomponente, eine Kaliumsalzkomponente und eine Vanadiumkomponente gegenseitig. Dies führt zu einem Abfall des Schmelzpunktes von Metall, welches als das Material von jeder Schaufel der Gasturbine verwendet wird, und verursacht, dass eine Aschekomponente auf den Schaufeln anhaftet.
Andererseits werden im Falle von einer thermischen Energiegewinnung Kohle und Schweröl, welche in der Natur in Menge zur Reserve stehen, als Rohkraftstoff verwendet, und zwar zusätzlich zu Petroleum und LNG. Ferner wurde untersucht wie das Rohmaterial und der Kraftstoff wirksam verwendet werden. Beispielsweise wurde eine Energiegewinnung bei einer integrierten Vergasung bei einem zusammengefassten Kreislauf (IGCC), bei welcher ein Ofen vom Typ einer mitreißenden (Fluss)Bett-Vergasung als der Vergasungs-Ofen verwendet wird, und bei welcher der Nettothermische Wirkungsgrad von ungefähr 43 bis 47% erlangt wird, untersucht. Jedoch ist es im Falle von solchen Techniken notwendig, Kohle und Heizöl beim Verfahren der Kombikraftwerk-Energiegewinnung zu verwenden, um einmal den Rohkraftstoff in Gas umzuwandeln und ferner das erlangte Gas zu raffinieren.
Ein Verfahren zur Vergasung des gesamten Rohkraftstoffs stößt auf die Probleme, dass übermäßige Einrichtungen zur Vorbehandlung von Rohkraftstoff benötigt werden, dass ein spezieller Vergasungs-Ofen und ein spezieller Kessel, welcher mit diesem Vergasungs-Ofen zusammengefasst wird, notwendig sind, dass Betriebsbedingungen schwerwiegend sind, dass als Ergebnis der Vergasung des gesamten Rohkraftstoffs die Menge an erzeugtem Gas hoch ist, dass übermäßige Einrichtungen zur Entfernung von Staub und zur Gasreinigung benötigt werden, dass die Behandlung der geschmolzenen Restasche benötigt wird, und dass sogar ein Kraftstoff, welcher in einer Dampfturbine zu verwenden ist, vergast ist, und das erlangte Gas gereinigt ist.
Das Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, vol. 118, Oktober 1996, Seite 737 offenbart die Technik einer Kombikraftwerk-Energiegewinnung, bei der Kohle bei hoher Temperatur im Beisein von Sauerstoff und Wasserdampf vergast wird, und bei der das erlangte Gas einer Gasturbine zugeführt wird und darin verbrannt wird, und bei der darauffolgend eine Energiegewinnung durch Antreiben der Gasturbine durch die Verwendung des erzeugten Verbrennungsgases bei hoher Temperatur durchgeführt wird, und bei der ferner eine Energiegewinnung ebenfalls durch Zuführen von Holzkohle, welche nach der Vergasung der Kohle überbleibt, an ein Flußbett-Kessel und durch Verbrennen der Holzkohle und Antreiben einer Dampfturbine durch erzeugten Dampf durchgeführt wird.
Diese Technik hat jedoch dahingehend ein Problem, dass Bestandteile, wie zum Beispiel Na Salz, K Salz und V-Verbindung, welche die Turbinenschaufeln korrodieren, häufig im Gas enthalten sind, weil die Vergasungstemperatur nicht unterhalb von 1000°C ist, und daher gibt es die Notwendigkeit diese Bestandteile zu beseitigen. Diese Technik hat ferner dahingehend ein Problem, dass, weil ein System, welches durch die Kombination von einer Vergasungsvorrichtung, einer Gasturbine und einem Flußbett-Kessel gebildet wird, eigentümlich ist, die übermäßige Einstellung der Einrichtung beim Anwenden dieser Technik bei einem Kessel notwendig ist, welcher mit einer Strahlungswärme-Übertragungsoberfläche und einer herkömmlichen Wärmeübertragungsoberfläche bereitgestellt ist, wie zum Beispiel das bekannte Kessel/Dampfturbine-System, und somit ist diese Technik in der Praxis der Beschränkung, dass diese Technik zum Errichten von einer neuen Einrichtung angewendet werden kann, unterworfen. Diese Technik hat ferner dahingehend ein Problem, dass die Reinigung des bei hoher Temperatur erlangten Gases bei niedriger Temperatur durchgeführt werden sollte, und dass es einen großen Energieverlust gibt, und dass die Kosten der gesamten Einrichtung übermäßig werden.
Die US-A-5,469,699 beschreibt ein Energiegewinnungsverfahren, bei welchem ein Kraftstoff in ein Gas und in Holzkohle getrennt wird. Das Gas wird zum Antreiben einer Gasturbine verwendet, und die Holzkohle wird zum Erzeugen von Dampf zum Antreiben einer Dampfturbine verwendet. Ferner werden Abgase von der Gasturbine an einen Wärmerückgewinnungs-Dampferzeuger zur weiteren Dampferzeugung zum Antreiben einer weiteren Dampfturbine weitergeleitet. Alle Turbinen treiben Generatoren an um somit Elektrizität zu erzeugen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Energiegewinnung bei hohem Wirkungsgrad zu erreichen, indem ein kostengünstiger kesselbezogener Kraftstoff mit niedriger Verfügbarkeit verwendet wird, welcher ein Kraftstoff ist, welcher nicht bei einer Gasturbine verwendet werden kann, sondern bei einem Kessel verwendet werden kann, wodurch der Kraftstoff wirksam verwendet wird.
Es ist ferner eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, durch welches die Kosten der Einrichtung gering sind, und welches auf die Einrichtung nur einen geringen schlechten Einfluß ausübt.
Darüber hinaus ist es noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung bereitzustellen, welches in Nebeneinanderstellung zu einer Kraftstoffquelle, wie zum Beispiel eine Petroleum-Raffinerie, gesetzt wird, um elektrische Energie durch wirksames Verwenden eines Kraftstoffs bei niedrigen Kosten zu erzeugen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gewissenhaft die Energiegewinnung unter Verwendung unterschiedlicher Kraftstoffarten studiert. Als Ergebnis haben die Erfinder die folgenden Tatsachen herausgefunden. Zunächst wurde nämlich herausgefunden, dass die Eigenschaften, Qualität, der Gewinn und die Wärmemenge des Destillats für einen Kraftstoff geeignet sind, welcher bei einer Gasturbine verwendet wird, indem ein kostengünstiger und gering verfügbarer kesselbezogener Kraftstoff, wie zum Beispiel Kohle, Rohöl und Schweröl in ein Destillat und ein Reststoff getrennt werden, indem geeigneterweise eine Teilverarbeitung durchgeführt wird, wie zum Beispiel eine Ablösung, eine Destillation, eine Thermolyse, eine Kohlevergasung, eine Mikrowellen-Bestrahlung, eine teilweise Wasser-Gas-Vergasung oder eine teilweise Verbrennungsgas-Vergasung. Genauso wurde herausgefunden, dass die Eigenschaften, Qualität, der Gewinn und die Wärmemenge des Reststoffs für einen Kraftstoff geeignet sind, welcher in einem Kessel verwendet wird. Ferner wurde herausgefunden, dass die Mengen des Destillats und des Reststoffes bei einer Kombikraftwerk-Energiegewinnung geeignet sind, welche eine Kombination aus der Gasturbinen-Energiegewinnung und der Dampfturbinen-Energiegewinnung ist. Darüber hinaus wurde eine Energiegewinnung mit hohem Wirkungsgrad bei niedrigen Kosten mittels einer kostengünstigen Einrichtung erreicht, und zwar durch Erzeugen von elektrischer Energie über eine Gasturbine, indem nur das Destillat oder die Kombination aus dem Destillat und einem gasturbinenbezogenen Kraftstoff als ein Gasturbinen-Kraftstoff angenommen wird, und ferner durch Erzeugen von elektrischer Energie über eine Dampfturbine, indem nur der Reststoff oder die Kombination aus dem Reststoff und einem kesselbezogenen Kraftstoff als ein Kessel-Kraftstoff angenommen wird, und durch Erzeugen von Dampf. Zusätzlich erreichte die Energiegewinnung einen höheren Wirkungsgrad als Ergebnis der Wiederverbrennung im Kessel durch Zuführen des Gasturbinen-Abgases an den Kessel. Ferner wurde die Energiegewinnung wirksam durchgeführt, indem der Kraftstoff verwendet wurde, welcher aus einer Petroleum-Raffinerie wirksam hergeleitet wurde, und zwar als Ergebnis einer Verwendung eines Mehrwert gasturbinenbezogenen Kraftstoffs, welcher von dieser Einrichtung erlangt wurde, eines Verwendens eines kesselbezogenen Kraftstoffs, welcher in der selben Einrichtung erzeugt wird, und durch Verbrennen derer in einem Kessel. Somit erreichten die Erfinder die vorliegende Erfindung.
Es ist nämlich in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Energiegewinnungsverfahren bereitgestellt, welches die Schritte enthält: Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffes (F) in ein Destillat (D) und in einen Reststoff (R), indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffes (F) durchgeführt wird; Annehmen eines Kraftstoffes für eine Gasturbine (G), welcher nur aus dem Destillat (G) erlangt wird, oder einer Mischung des Kraftstoffes für eine Gasturbine (G) und eines auf eine Gasturbine gerichteten Kraftstoffes (G') als ein Gasturbinen-Kraftstoff (A); Annehmen nur des Reststoffes (R) oder einer Mischung vom Reststoff (R) und mindestens einem Kraftstoff, welcher aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche einen kesselbezogenen Kraftstoff (F) und eine weitere Art eines kesselbezogenen Kraftstoffes (F') enthält, als einen Kessel-Kraftstoff (B); Erzeugen einer elektrischen Energie durch Verbrennen des Gasturbinen-Kraftstoffs (A) in einer Gasturbine und durch Antreiben der Gasturbine; und Erzeugen von elektrischer Energie durch Verbrennen des Kessel-Kraftstoffs (B) in einem Kessel und durch Antreiben einer Dampfturbine durch Verwenden des erzeugten Dampfs.
Somit wird ein Kraftstoff erlangt, welcher zur Verwendung in einer Gasturbine und einer Dampfturbine geeignet ist, und zwar wirksam aus einem kostengünstigen oder niedrig verfügbaren kesselbezogenen Kraftstoff, nämlich ein Kraftstoff, welcher im Kessel verwendet werden kann, jedoch nicht in der Gasturbine verwendet werden kann, wie zum Beispiel Kohle und Schweröl. Ferner können unterschiedliche Arten von kostengünstigen und niedrig verfügbaren kesselbezogenen Kraftstoffe verwendet werden, indem sie mit diversen Arten von gasturbinenbezogenen Kraftstoffen zusammengefasst werden. Somit kann der Verwendungsbereich der Kraftstoffe erweitert werden. Ferner wird vom Gesichtspunkt der Umweltverschmutzung als auch vom Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit aus die Energiegewinnung wirksam durch Auswählen optimaler Kraftstoffe erreicht. Eine elektrische Energie wird durch Verwenden dieser Kraftstoffe erzeugt. Daraus folgend wird, verglichen mit dem Fall eines Verwendens eines kesselbezogenen Kraftstoffs (S) als ein Kessel-Kraftstoff (B), der Wirkungsgrad der Energiegewinnung drastisch verbessert.
Darüber hinaus wird weiter energiegewinnender Dampf erzeugt, indem ein Gasturbinen-Abgas an einen Wärmerückgewinnungs-Kessel zugeführt wird und der Kessel-Kraftstoff (B) wieder verbrannt wird, indem das aus dem Wärmerückgewinnungs-Kessel ausgestoßene Abgas dem Kessel zugeführt wird.
Somit kann der energiegewinnende Dampf gewonnen werden, indem die Restwärme des Gasturbinen-Abgases verwendet wird. Ferner kann der Reststoff verbrannt werden, indem die Wärmemenge, welche im Abgas des Wärmerückgewinnungs-Kessels verbleibt, verwendet wird, und ferner Restsauerstoff verwendet wird, dessen Menge 10 bis 15% beträgt. Daraus folgend wird ein hoher Wirkungsgrad in der Energiegewinnung erreicht.
Ferner wird in einer Ausführungsform (im folgenden als eine zweite Ausführungsform genannt) der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Kessel-Kraftstoff (B) wieder verbrannt, indem ein Gasturbinen-Abgas dem Kessel zugeführt wird.
Somit kann der Reststoff verbrannt werden, indem die Restwärme verwendet wird, welche im Gasturbinen-Abgas verbleibt, und ferner ein Restsauerstoff verwendet wird, dessen Menge 10 bis 15% beträgt. Daraus folgend kann der Wirkungsgrad der Energiegewinnung auf ungefähr 46% erhöht werden.
Ferner wird bei einer weiteren Ausführungsform (welche im folgenden manchmal als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genannt wird) von einer der ersten zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Teilverarbeitung eine Teiltrennungsverarbeitung, welche zumindest eines aus einer Gruppe enthält, welche ein Toppen, Flushen, Destillieren, Extrahieren und Dekantieren enthält.
Somit können, wie anhand dessen verständlich, unterschiedliche Arten an praktischen Teiltrennungsverarbeitungs-Verfahren tatsächlich für den kesselbezogenen Kraftstoff verwendet werden.
Zusätzlich ist bei einer weiteren Ausführungsform (welche im folgenden manchmal als eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genannt wird) von einer der ersten zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Teilverarbeitung eine Teilabbauverarbeitung, welche zumindest eines aus einer Gruppe enthält, welche eine Thermolyse, Kohlevergasung, Wasser-Gas-Vergasung, Verbrennungsgas-Vergasung, Hydrierung und Mikrowellen-Bestrahlung enthält.
Somit ist es verständlich, dass diverse Arten an praktischen Teiltrennungsverarbeitungs-Verfahren für den kesselbezogenen Kraftstoff tatsächlich verwendet werden können.
Ferner wird bei einer weiteren Ausführungsform (welche im folgenden manchmal als eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genannt wird) von der dritten oder vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Teilverarbeitung bei einer Temperatur in einem Bereich von 250°C bis 500°C durchgeführt.
Dadurch kann das Destillat thermisch vorteilhaft erlangt werden. Darüber hinaus können die Unreinheiten, wie zum Beispiel Na, K, Ca und V, welche im Destillat enthalten sind, beträchtlich reduziert werden.
Darüber hinaus beträgt bei einer weiteren Ausführungsform (welche im folgenden manchmal als eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genannt wird) von einer der ersten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Verhältnis der Wärmemenge des Destillats (D) zum Reststoff R gleich 20–60% bis 80–40%.
Somit wird das Destillat, welches eine Wärmemenge hat, welche für die Abgaswiederverbrennung-Kombikraftwerk-Energiegewinnung geeignet ist, ökonomisch aus dem kesselbezogenen Kraftstoff erlangt. Ferner kann die Energiegewinnung bei hohem Wirkungsgrad durch Wiederverbrennen mittels eines Abgases erlangt werden, wobei das Destillat als ein Kraftstoff für eine Gasturbine verwendet wird und der Reststoff im Kessel verwendet wird.
Ferner werden bei einer weiteren Ausführungsform (welche im folgenden manchmal als eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genannt wird) von einer der ersten bis sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mindestens eine Gaskomponente (V) und eine Ölkomponente (O) vom Destillat (D) getrennt, und werden ferner die Gaskomponente (V), die Ölkomponente (O) oder eine Kombination aus der Gaskomponente (V) und der Ölkomponente (O) als ein Kraftstoff für eine Gasturbine (G) verwendet.
Somit kann verhindert werden, dass eine Feuchtigkeitskomponente und Unreinheiten, welche darin aufgelöst sind, in den Gasturbinen-Kraftstoff gemischt werden.
Ferner wird in einer Ausführungsform (welche im folgenden manchmal als eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genannt wird) der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ölkomponente (O) in ein raffiniertes Destillat (C) und einen destillierten Reststoff (R') durch Destillieren der Ölkomponente (O) getrennt. Ferner wird das raffinierte Destillat (C) als der Kraftstoff für eine Gasturbine (G) verwendet, und der destillierte Reststoff (R') wird in einem Kessel verwendet. Somit kann ein Gasturbinen-Kraftstoff, welcher die Turbinenschaufel der Gasturbine kaum korrodiert, sogar wenn sie für eine lange Zeitperiode betrieben wird, aus dem Destillat erhalten werden, welches von jeglicher Art von kesselbezogenen Kraftstoff erlangt wird. In dem Fall, bei welchem das Destillat eingangs eine geringe Menge an Unreinheiten enthält, kann der Gewichtsprozentsatz der Unreinheiten weiter reduziert werden.
Ferner enthält bei einer Ausführungsform (welche im folgenden manchmal als eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genannt wird) der siebten oder achten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Gasturbinen-Kraftstoff (A) eine Natriumkomponente und eine Kaliumkomponente, wobei das Gesamtgewichtsverhältnis dieser Komponenten nicht mehr als 0,5 ppm pro Gewicht beträgt, und ferner eine Vanadiumkomponente enthält, wobei das Gesamtgewichtsverhältnis von Vanadium nicht mehr als 0,5 ppm pro Gewicht beträgt.
Somit werden, weil eine Summe aus Na-Gehalt und K-Gehalt nicht mehr als 0,5 ppm pro Gewicht beträgt, und ferner ein V-Gehalt nicht mehr als 0,5 ppm beträgt, sogar wenn die Gasturbine kontinuierlich bei einer langen Zeitperiode verwendet wird, die Turbinenschaufeln und so weiter kaum korrodiert.
Ferner wird bei einer Ausführungsform (nämlich einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung) von einer der siebten bis achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Gaskomponente (V) durch eine Gasturbine zum Verbrennen von Gas verbrannt, und andererseits wird die Ölkomponente (O) oder das raffinierte Destillat (C) durch eine Gasturbine zum Verbrennen von Öl verbrannt.
Somit kann die Gasturbinen-Energiegewinnung durch Verbrennen der Gaskomponente und der Ölkomponente wirksam und stetig durchgeführt werden.
Darüber hinaus ist in einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Energiegewinnung bereitgestellt mit: einem Teilverarbeitungsmittel zum Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffs (F) in ein Destillat (D) und einen Reststoff (R), und zwar durch Durchführen einer Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs (F); einer Gasturbine, welche durch Verbrennen von Gasturbinen-Kraftstoff (A) betrieben wird, wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben; einem Energiegewinner (24) für die Gasturbine, welcher elektrische Energie durch Betreiben der Gasturbine gewinnt; einem Kessel zum Erzeugen von Dampf durch Verbrennen des Kessel-Kraftstoffs (B) wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben; einer Dampfturbine, welche durch erzeugten Dampf angetrieben wird; und einem Energiegewinner für die Dampfturbine, welcher elektrische Energie durch das Antreiben der Dampfturbine erzeugt.
Somit wird ein zur Verwendung in der Gasturbine und der Dampfturbine geeigneter Kraftstoff wirksam aus kostengünstigen und gering verfügbaren kesselbezogenen Kraftstoffen erlangt, oder es können diverse Arten an gasturbinenbezogenen Kraftstoffen verwendet werden. Daraus folgend kann der Verwendungsbereich der Kraftstoffe erweitert werden. Darüber hinaus wird aus Gesichtspunkten bezüglich der Umwelt oder der Wirtschaftlichkeit die Energiegewinnung wirksam durch Auswählen von optimalen Kraftstoffen erreicht.
Ferner sind ein Wärmerückgewinnungs-Kessel zum Zuführen eines Gasturbinen-Abgases, um Dampf zur Energiegewinnung zu erzeugen, und ein Abgas-Zuführmittel zum Zuführen eines Abgases aus einem Wärmerückgewinnungs-Kessel an den Kessel bereitgestellt.
Somit kann der Dampf zur Energiegewinnung erzeugt werden, indem die Restwärme des Gasturbinen-Abgas verwendet wird. Zusätzlich kann der Reststoff verbrannt werden, indem die Wärmemenge verwendet wird, welche im Abgas verbleibt, welches aus dem Wärmerückgewinnungs-Kessel ausgestoßen wird, und ferner Restsauerstoff verwendet wird, dessen Menge 10 bis 15% beträgt. Daraus folgend wird ein hoher Wirkungsgrad zur Energiegewinnung erreicht.
Ferner ist eine Ausführungsform (nämlich eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung) von der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Abgas-Zuführmittel zum Zuführen eines Gasturbinen-Abgases an den Kessel bereitgestellt.
Somit kann der Reststoff verbrannt werden, indem die Wärmemenge verwendet wird, welche im Gasturbinen-Abgas verbleibt, und indem ferner Restsauerstoff verwendet wird, dessen Menge 10 bis 15% beträgt. Daraus folgend kann die Energiegewinnung bei einem Wirkungsgrad der Energiegewinnung von ungefähr 46% durchgeführt werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein weiteres Verfahren zur Energiegewinnung bereitgestellt (welches hier im folgenden als eine dreizehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genannt wird), welches die Schritte enthält: Positionieren der Energiegewinnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in Nebeneinanderstellung zu einer Einrichtung, bei welcher ein gasturbinenbezogener Kraftstoff und ein kesselbezogenener Kraftstoff an einer Stelle erhältlich sind; Zuführen des gasturbinenbezogenen Kraftstoffs an eine Gasturbine und dann Verbrennen des gasturbinenbezogenen Kraftstoffs darin; Gewinnen von elektrischer Energie durch Betreiben der Gasturbine durch Verwenden eines Abgases zum Betreiben, welches durch Verbrennen des gasturbinenbezogenen Kraftstoffs erzeugt wird; Zuführen des kesselbezogenen Kraftstoffs an einen Kessel und Verbrennen des kesselbezogenen Kraftstoffs darin durch Verwenden eines aus der Gasturbine ausgestoßenen Abgases; und Gewinnen von elektrischer Energie durch Betreiben einer Dampfturbine unter Verwendung des erzeugten Dampfes; und Erzeugen von Dampf zur Energiegewinnung durch Zuführen eines Gasturbinen-Abgases an einen Wärmerückgewinnungs-Kessel, und Wiederverbrennen des Kessel-Kraftstoffs durch Zuführen eines vom Wärmerückgewinnungs-Kessel ausgestoßenen Abgases an den Kessel.
Somit kann die Energiegewinnung bei einem guten Wirkungsgrad erreicht werden, indem ausgestoßenes Gas und Teer wirksam verwendet werden, ohne eine neue Teilverarbeitungs-Einrichtung aufzubauen.
Ferner ist bei einer Ausführungsform (nämlich einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung) der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Einrichtung aus einer Gruppe ausgewählt, welche eine Ölreinigungs-Anlage, eine Stahlerzeugungs-Anlage, eine Chemieanlage und einen Komplex enthält, welcher mindestens eines aus der Ölreinigungs-Anlage, Stahlerzeugungs-Anlage und Chemieanlage enthält.
Somit können hohe Mengen des gasturbinenbezogenen Kraftstoffs und des kesselbezogenen Kraftstoffs wirksam zur Energiegewinnung verwendet werden, ohne dass sie an die Einrichtung ausgestoßen und transportiert zu werden brauchen, im Vergleich zu dem Fall, bei welchem solche Kraftstoffe im Kessel einfach verbrannt werden.
In der zu beschreibenden Weise sind ferner die folgenden Verfahren und Vorrichtungen bereitgestellt.
Zuerst ist nämlich ein Verfahren zur Energiegewinnung bereitgestellt, welches die Schritte enthält: Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffs in ein Destillat und einen Reststoff, indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs durchgeführt wird; Annehmen des Destillats als ein Gasturbinen-Kraftstoff; Annehmen des Reststoffs als ein Kessel-Kraftstoff; Zuführen des Gasturbinen-Kraftstoffs an eine Gasturbine, in welcher der Gasturbinen-Kraftstoff verbrannt wird; Gewinnen von elektrischer Energie durch Betreiben der Gasturbine; indem ein Verbrennungsgas verwendet wird, welches durch Verbrennen des Gasturbinen-Kraftstoffs erzeugt wird; Zuführen des Kessel-Kraftstoffs und eines kesselbezogenen Kraftstoffs an einen Kessel, in welchem der Kessel-Kraftstoff und kesselbezogene Kraftstoff verbrannt werden; und Gewinnen von elektrischer Energie durch Antreiben einer Dampfturbine durch den erzeugten Dampf.
Ferner ist ein weiteres Verfahren zur Energiegewinnung bereitgestellt, welches die Schritte enthält: Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffs in ein Destillat und einen Reststoff, indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs durchgeführt wird; Annehmen des Destillats als ein Gasturbinen-Kraftstoff; Annehmen des Reststoffs als ein Kessel-Kraftstoff; Zuführen eines gasturbinenbezogenen Kraftstoffs und des Gasturbinen-Kraftstoffs an eine Gasturbine, in welcher diese Kraftstoffe verbrannt werden; Gewinnen von elektrischer Energie durch Betreiben der Gasturbine, welche durch Verbrennungsgas zum Antreiben betrieben wird, welches durch Verbrennen der Kraftstoffe erzeugt wird; und Zuführen des Kessel-Kraftstoffs und eines kesselbezogenen Kraftstoffs an einen Kessel, in welchem diese Kraftstoffe verbrannt werden; und Gewinnen von elektrischer Energie durch Betreiben einer Dampfturbine durch die Verwendung von erzeugtem Dampf.
Darüber hinaus ist im Falle einer Ausführungsform der zuvor genannten Verfahren zur Energiegewinnung der kesselbezogene Kraftstoff (F oder F') ein Kraftstoff, welcher ein Kraftstoff ist, welcher aus einer Gruppe aus Kohle, schlecht sortierter Kohle, deren flüchtiger Bestandteil nicht weniger als 20% Gewichtseinheit beträgt, Holzkohle, Koks, Heizöl, Rückstandsöl, Pech, Bitumen, Petrolkoks, Karbon, Teersand, Sandöl, welcher aus Teersand erlangt wird, Ölschiefer, Schieferöl, welches aus Ölschiefer erlangt wird, Orinokoteer, Orimulsion, welcher eine wässrige Suspension aus Orinokoteer ist, Asphalt, Alphalt-Emulsion (nämlich emulgierter Asphalt), einer Petroleum-Ölmischung (COM), einer Kohle-Wasser-Mischung (CWM), einem Kohle-Methanolschlamm, einer aus natürlich auftretenden Substanzen resultierenden Masse, wie z. B. Holz, Gras, Fette und Öle, oder Filterkuchen, Plastikmüll, kompostierbarem Abfall, und einer Mischung aus diesen Substanzen ausgewählt ist.
Ferner ist im Falle einer Ausführungsform des zuvor genannten Verfahrens zur Energiegewinnung der gasturbinenbezogene Kraftstoff (G') ein Kraftstoff, welcher ausgewählt ist aus einer Gruppe aus Wasserstoff, Methan, Ethan, Ethylen, Propan, Propene, Butan und dergleichen, Buten und dergleichen, Hexan und dergleichen, Heptan und dergleichen, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Dimethylether, Diethylether, LNG, LPG, Naphtha, Benzin, Kerosin, Leichtöl (Gasöl), Schwerölabbau-Bestandteil dessen Siedepunkt bei atmosphärischem Druck nicht höher als 500°C ist, Erdgas, Kohlenflöz-Methan, Deponiegas, Druckofengas, Koksofengas, Umwandlergas, Nebenprodukt-Gas, welches aus einer chemischen Fabrik hergeleitet wird und Wasserstoff enthält, Kohle- oder Schweröl-Vergasungsgas (nämlich Gas, welches durch die Vergasung von Kohle oder Schweröl erlangt wird), Kohlevergasungsgas, Kohle Wasser-Gas Vergasungsgas (nämlich Wassergas, welches durch die Vergasung von Kohle erlangt wird), Kohleteilverbrennungsgas, Schweröl Thermoabbau Leichtöl oder Gas (nämlich Leitöl oder Gas, welches durch die thermische Trennung von Schweröl erlangt wird), Schweröl Thermoabbau Leichtöl oder Gas, Schweröl Oxidationsabbau Leichtöl oder Gas, Superschweröl Thermoabbau Leichtöl oder Gas, Superschweröl Oxidationsabbau Leichtöl oder Gas, Biogas und eine Mischung aus diesen Substanzen.
Im Falle einer Ausführungsform des oben genannten Verfahrens zur Energiegewinnung ist der kesselbezogene Kraftstoff, welcher teilweise zu behandeln ist, Kohle, Schweröl oder eine Mischung aus Kohle und Schweröl.
Im Falle einer Ausführungsform des oben genannten Verfahrens zur Energiegewinnung wird das Gasturbinen-Abgas dem Kessel zugeführt. Ferner werden der Kessel-Kraftstoff und/oder der kesselbezogene Kraftstoff durch Zuführen von Luft dazu verbrannt.
Im Falle einer Ausführungsform des oben genannten Verfahrens zur Energiegewinnung wird die Verbrennung im Kessel durchgeführt, indem nur das Gasturbinen-Abgas verwendet wird.
Im Falle einer Ausführungsform des oben genannten Verfahrens zur Energiegewinnung wird die Mikrowellen-Bestrahlung durch Zuführen von Wasserstoff an den kesselbezogenen Kraftstoff (F) durchgeführt.
Im Falle einer Ausführungsform des oben genannten Verfahrens zur Energiegewinnung wird die Wasser-Gas Vergasung durch Zuführen von Gas und Wasserdampf zum direkten Erwärmen des kesselbezogenen Kraftstoffs (F) durchgeführt.
Im Falle einer Ausführungsform des oben genannten Verfahrens zur Energiegewinnung wird die Verbrennungs-Vergasung durch Zuführen von Luft oder Sauerstoff und von Wasser an den kesselbezogenen Kraftstoff (F) durchgeführt.
Darüber hinaus ist eine weitere Vorrichtung zur Energiegewinnung bereitgestellt, welche ein Teilverarbeitungsmittel, eine Gasturbine, einen Generator für die Gasturbine, einen Kessel, eine Dampfturbine und einen Generator für die Dampfturbine enthält. Diese Vorrichtung zur Energiegewinnung ist derart angepaßt, dass sie eine der folgenden Betriebe zur Energiegewinnung durchführt:

(1) ein Betrieb zur Energiegewinnung, welcher die Schritte enthält: Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffs in ein Destillat und in einen Reststoff, indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs durchgeführt wird; Annehmen des Destillats als ein Gasturbinen-Kraftstoff; Annehmen des Reststoffs als ein Kessel-Kraftstoff; Zuführen des Gasturbinen-Kraftstoffs an eine Gasturbine, wobei der Gasturbinen-Kraftstoff verbrannt wird; Erzeugen von elektrischer Energie durch Antreiben der Gasturbine, indem Verbrennungsgas zum Antreiben verwendet wird, welches durch Verbrennen des Gasturbinen-Kraftstoffs erzeugt wird; Zuführen des Kessel-Kraftstoffs und des kesselbezogenen Kraftstoffs an einen Kessel, wobei der Kessel-Kraftstoff und der kesselbezogene Kraftstoff verbrannt werden; und Erzeugen von elektrischer Energie durch Verbrennen der Kraftstoffe in einem Kessel und durch Antreiben einer Dampfturbine durch die Verwendung von erzeugtem Dampf;
(2) ein Betrieb zur Energiegewinnung, welcher die Schritte enthält: Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffs in ein Destillat und in einen Reststoff, indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs durchgeführt wird; Annehmen des Destillats als ein Gasturbinen-Kraftstoff; Annehmen des Reststoffs einen Kessel-Kraftstoff; Zuführen eines gasturbinenbezogenen Kraftstoffs und des Gasturbinen-Kraftstoffs an eine Gasturbine, wobei die Kraftstoffe verbrannt werden; Erzeugen von elektrischer Energie durch Antreiben der Gasturbine, indem Kraftstoffgas zum Antreiben verwendet wird, welches durch Verbrennen der Kraftstoffe erzeugt wird; Zuführen des Kessel-Kraftstoffs und eines kesselbezogenen Kraftstoffs an einen Kessel, wobei die Kraftstoffe verbrannt werden; und Erzeugen von elektrischer Energie durch Antreiben einer Dampfturbine durch die Verwendung von erzeugtem Dampf;
(3) ein Betrieb zur Energiegewinnung, welcher die Schritte enthält: Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffs in ein Destillat und in einen Reststoff, indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs durchgeführt wird; Annehmen des Destillats als ein Gasturbinen-Kraftstoff; Annehmen des Reststoffs als einen Kessel-Kraftstoff; Zuführen des Gasturbinen-Kraftstoffs an eine Gasturbine, wobei der Gasturbinen-Kraftstoff verbrannt wird; Erzeugen von elektrischer Energie durch Antreiben der Gasturbine, indem Verbrennungsgas zum Antreiben verwendet wird, welches durch Verbrennen des Gasturbinen-Kraftstoffs erzeugt wird; Zuführen des Kessel-Kraftstoffs und eines kesselbezogenen Kraftstoffs, welcher eine unterschiedliche Kraftstoffart zum kesselbezogenen Kraftstoff ist, an einen Kessel, in welchem die Kraftstoffe verbrannt werden; und Erzeugen elektrischer Energie durch Antreiben einer Dampfturbine durch die Verwendung von erzeugtem Dampf; oder
(4) ein Betrieb zur Energiegewinnung, welcher die Schritte enthält: Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffs in ein Destillat und in einen Reststoff, indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs durchgeführt wird; Annehmen des Destillats als ein Gasturbinen-Kraftstoff; Annehmen des Reststoffs als einen Kessel-Kraftstoff; Zuführen eines gasturbinenbezogenen Kraftstoffs und des Gasturbinen-Kraftstoffs an eine Gasturbine, in welcher diese Kraftstoffe verbrannt werden; Erzeugen von elektrischer Energie durch Antreiben der Gasturbine, indem Verbrennungsgas zum Antreiben verwendet wird, welches durch Verbrennen der Kraftstoffe erzeugt wird; Zuführen einer unterschiedlichen Art an kesselbezogenen Kraftstoff und des Kessel-Kraftstoffs an einen Kessel, wobei der Kessel-Kraftstoff und der kesselbezogene Kraftstoff verbrannt werden; und Erzeugen von elektrischer Energie durch Antreiben einer Dampfturbine durch die Verwendung von erzeugtem Dampf.

Im Falle einer Ausführungsform der hier oben beschriebenen Vorrichtung zur Energiegewinnung wird das Gasturbinen-Abgas an den Kessel zugeführt, und der Reststoff wird verbrannt, indem Luft dazu zugeführt wird.
Im Falle einer Ausführungsform des oben genannten Verfahrens zur Energiegewinnung wird die Verbrennung im Kessel durchgeführt, indem nur das Gasturbinen-Abgas verwendet wird.
Auf die zu beschreibende Weise werden die folgenden Kraftstoffe und Verfahren bezüglich der Kohlevergasung bereitgestellt.
Es wird nämlich zuerst ein Kraftstoff zur Energiegewinnung bereitgestellt, welcher durch Trennen von Kohle erlangt wird, welche insbesondere flüchtige Bestandteile enthält, die nicht unterhalb von 20% pro Gewichtseinheit liegen, in ein Destillat und Reststoff, durch Durchführen des Teilabbaus der Kohle, ferner Verwenden des Destillats als ein Gasturbinen-Kraftstoff und Verwenden des Reststoffs, welcher ein verkohlter Reststoff ist, der Holzkohle oder des Koks, als ein Kessel-Kraftstoff für die Dampfturbine.
Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung bereitgestellt, bei welchem die Teilverarbeitung verkohlt wird, insbesondere bei einer thermischen Abbau-Verkohlung, welche bei einer Temperatur durchgeführt wird, die nicht höher als 500°C ist, und bei welchem ein Gas-Bestandteil und/oder ein Öl-Bestandteil vom Destillat getrennt werden, und als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden.
Ferner ist ein Kraftstoff zur Gasturbinen-Energiegewinnung bereitgestellt, welcher durch Annehmen des erlangten Gas-Bestandteils und/oder Öl-Bestandteils als Kraftstoff erlangt wird, und welcher einen Salzbestandteil enthält, der nicht mehr als 0,5 ppm pro Gewichtseinheit beträgt, und einen V (Vanadium)-Bestandteil enthält, welcher nicht mehr als 0,5 ppm beträgt.
Ferner ist auf die beschreibende Weise ein Verfahren zum Erzeugen eines zur Energiegewinnung bereitgestellt, bei welchem Kohle in ein Destillat und in ein Reststoff getrennt wird, indem der Teilabbau der Kohle durchgeführt wird, und bei welchem dieses Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird, und der Reststoff als ein Kessel-Kraftstoff für eine Dampfturbine angenommen wird.
Darüber hinaus ist auf die zu beschreibende Weise ein Verfahren zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung bereitgestellt, bei welchem Kohle in ein Destillat und Reststoff getrennt wird, indem die Kohle in einem Zeitintervall von 0,1 bis 10 Sekunden bei einer Wärmerate von 10 bis 100.000°C pro Sekunde erhitzt wird, um einen schnellen teilweisen Thermoabbau durchzuführen, und bei welchem dieses Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird, und der Reststoff als ein Kessel-Kraftstoff für eine Dampfturbine angenommen wird.
Ferner ist in der zu beschreibenden Weise ein Verfahren bereitgestellt, bei welchem eine Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt wird, indem ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird, welcher aus dem Destillat hergeleitet wird, das durch den obigen schnellen teilweisen Thermoabbau erlangt wird, als ein Kraftstoff für die Gasturbine, und der Reststoff wird für einen Kessel-Kraftstoff verwendet.
In der zu beschreibenden Weise sind die folgenden Kraftstoffe und Verfahren bezüglich der Mikrowellen-Bestrahlung von Kohle bereitgestellt.
Es wird beschrieben wie ein Kraftstoff zur Energiegewinnung, welcher durch Trennen von Kohle erlangt wird, welche insbesondere lösliche Bestandteile enthält, die nicht unterhalb von 20% pro Gewichtseinheit liegen, in ein Destillat und Reststoff, indem der Teilabbau der Kohle durch die Mikrowellen-Bestrahlung durchgeführt wird, wobei ferner das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird und der Reststoff als ein Kessel-Kraftstoff in einem Kessel-Dampfturbinen-System verwendet wird.
Ferner ist im Falle dieses Kraftstoffs die Teilabbaubehandlung einer Mikrowellen-Bestrahlung, welche insbesondere bei einer Temperatur durchgeführt wird, die nicht tiefer als 50°C ist, vorzugsweise bei 100 bis 1.000°C, und im Beisein von Kohlenwasserstoff, vorzugsweise im Beisein einer alipathischen Verbindung, alizyklischen Verbindung oder aromatischen Kohlenwasserstoff, wobei jedes Molekül davon 1 bis 20 Kohleatome enthält (die Kohlenanzahl beträgt nämlich 1 bis 20) oder im Beisein von Kohlenwasserstoffgas, wobei ein Gasturbinen-Kraftstoff durch Trennen von einem Gas-Bestandteil und/oder Öl-Bestandteil vom Destillat erlangt wird, und indem der Gas-Bestandteil und/oder Öl-Bestandteil als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden.
Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung bereitgestellt, bei welchem Kohle in ein Destillat und Reststoff getrennt wird, indem der Teilabbau der Kohle durch Mikrowellen-Bestrahlung durchgeführt wird, wobei es ferner das Destillat als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet, und den Reststoff als Kessel-Kraftstoff in einem Kessel-Dampfturbinen-System.
In der zu beschreibenden Weise sind die folgenden Verfahren bezüglich der teilweisen Wasser-Gas Vergasung von Kohle bereitgestellt.
Es ist nämlich ein Verfahren zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung bereitgestellt, bei welchem Kohle in ein Destillat und Reststoff getrennt wird, indem die teilweise Wasser-Gas Vergasung der Kohle durchgeführt wird, und welches ferner das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet und den Reststoff als ein Kessel-Kraftstoff verwendet.
Ferner wird im Falle einer Ausführungsform dieses Verfahrens die teilweise Wasser-Gas Vergasung durch Zufügen von Wasserdampf zum direkten Erwärmen des Gases durchgeführt.
Zusätzlich wird im Falle einer Ausführungsform dieses Verfahrens die teilweise Wasser-Gas Vergasung ferner durch Hinzufügen von Wasserstoff, Kohlenwasserstoff, Kohlendioxid oder einer Mischung davon durchgeführt.
Darüber hinaus wird im Falle einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung ein Gas-Bestandteil oder Gas- und Öl-Bestandteile vom Destillat getrennt, und der Gas-Bestandteil oder die Gas- und Öl-Bestandteile werden als ein Gasturbinen-Kraftstoff angenommen. Darüber hinaus beträgt beim Verfahren zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung das Verhältnis der Wärmemenge des Destillats zum Reststoff 30–45% bis 70–55%.
In der zu beschreibenden Weise sind die folgenden Verfahren bezüglich der teilweisen Verbrennungsvergasung von Kohle bereitgestellt.
Es ist nämlich ein Verfahren bereitgestellt zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung, bei welchem Kohle in ein Destillat und Reststoff getrennt wird, indem die teilweise Verbrennungsvergasung der Kohle durchgeführt wird, und ferner das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird, und der Reststoff als ein Kessel-Kraftstoff verwendet wird.
Ferner wird bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens die teilweise Verbrennungsvergasung durch hinzufügen von Luft oder Sauerstoff und Wasserstoff zu der Kohle durchgeführt. Darüber hinaus wird im Falle einer weiteren Ausführungsform dieses Verfahrens die teilweise Verbrennungsvergasung durchgeführt, indem ferner Wasserstoff, Kohlenwasserstoff, Kohlendioxid und eine Mischung derer hinzugefügt werden.
Darüber hinaus wird bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung ein Gas-Bestandteil oder eine Summe aus einem Gas- und Öl-Bestandteil von Destillat getrennt, und dieser Gas-Bestandteil oder diese Summe aus Gas- und Öl-Bestandteil wird als ein Gasturbinen-Kraftstoff angenommen, wobei das Verhältnis der Wärmemenge des Destillat zum Reststoff 30–55% bis 70–45% beträgt.
Auf die zu beschreibende Weise sind die folgenden Verfahren bezüglich des teilweisen thermischen Abbaus von Schweröl bereitgestellt.
Es wird nämlich ein Verfahren bereitgestellt zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung, bei welchem Heizöl in ein Destillat und Reststoff getrennt wird, indem der thermische Abbau des Schweröls durchgeführt wird, und bei welchem ferner das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird.
Darüber hinaus wird in einer Ausführungsform der beschriebenen Verfahren Schweröl in ein Destillat und Reststoff getrennt, indem der thermische Abbau des Schweröls durchgeführt wird und der Reststoff als ein Kessel-Kraftstoff verwendet wird.
Darüber hinaus wird in einer Ausführungsform der beschriebenen Verfahren Schweröl in ein Destillat und Reststoff getrennt, indem der thermische Abbau des Schweröls durchgeführt wird, wobei das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird, und der Reststoff als ein Kessel-Kraftstoff verwendet wird.
Zusätzlich ist im Falle einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Verfahren das Schweröl ein Heizöl A, Heizöl B, Heizöl C, Rückstandsöl bei atmosphärischem Druck, Rückstandsöl unter reduziertem Druck, Schieferöl, Orinoco-Superschweröl, Orimulsion, Asphalt-Emulsion, Bitumen oder eine Mischung aus diesen Substanzen. Ferner wird der thermische Abbau durch ein Trennverfahren, ein Visbreaking-Verfahren, ein verzögertes Kochverfahren, ein Fluidkochverfahren, ein flexibles Kochverfahren, ein Kontakt kochverfahren oder ein EUREKA Verfahren (welches von Kureha Chemical Industry Co., Ltd. entwickelt wurde). Ferner wird der thermische Abbau durch Hinzufügen von Wasserdampf, Luft, Wasserstoff, Kohlenwasserstoff, Kohlendioxid oder eine Mischung derer durchgeführt. Darüber hinaus beträgt das Verhältnis der Wärmemenge des Destillats zum Reststoff 20–60% bis 80–40%.
Auf die zu beschreibende Weise sind die folgenden Verfahren bezüglich der teilweisen Verbrennungsvergasung einer Mischung aus Kohle und Schweröl bereitgestellt.
Es wird nämlich ein Verfahren bereitgestellt zum Erzeugen eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung, bei welchem eine Mischung aus Kohle und Schweröl getrennt wird in ein Destillat und Reststoff, indem die teilweise Verbrennungsvergasung dieser Mischung durchgeführt wird, wobei das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird und der Reststoff als ein Kessel-Kraftstoff verwendet wird.
Ferner wird bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens die teilweise Verbrennungsvergasung durchgeführt, indem Luft oder Sauerstoff und Wasserdampf der Mischung aus Kohle und Schweröl hinzugefügt werden.
Darüber hinaus wird bei einer weiteren Ausführungsform dieses Verfahrens die teilweise Verbrennungsvergasung durchgeführt, indem ferner Wasserstoff, Kohlenwasserstoff, Kohlendioxid oder eine Mischung derer hinzugefügt werden.
Zusätzlich beläuft sich bei einer weiteren Ausführungsform dieses Verfahrens das Gewichtsverhältnis der Kohle zum Schweröl von 5 : 95 bis 80 : 20 bei der teilweisen Verbrennungsvergasung.
Ferner wird bei einer weiteren Ausführungsform dieses Verfahrens ein Gas-Bestandteil oder eine Summe aus einem Gas- und Öl-Bestandteil vom Destillat getrennt, und dieser Gas-Bestandteil oder diese Summe aus einem Gas- und Öl-Bestandteil wird als ein Gasturbinen-Kraftstoff angenommen, wobei das Verhältnis der Wärmemenge des Destillat zum Reststoff 20–60% bis 80–40% beträgt.
Ferner kann bei der zu beschreibenden Weise die zuvor genannte Vorrichtung zur Energiegewinnung ferner mit einer Trennvorrichtung bereitgestellt werden, um mindestens ein Gas-Bestandteil (V) und ein Öl-Bestandteil (O) vom Destillat (D) zu trennen.
Darüber hinaus kann eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung zur Energiegewinnung ferner mit einer Trennvorrichtung zum Trennen des Öl-Bestandteil (O) in ein raffiniertes Destillat (C) und einen Reststoff (R') bereitgestellt werden.
Wie oben beschrieben werden ein Gasturbinen-Kraftstoff und ein Kessel-Kraftstoff, welche alle notwendigen Standards einhalten, bei einem Kraftstoff-Verhältnis erlangt, welches zur Energiegewinnung geeignet ist, insbesondere zur Energiegewinnung, welche die Abgas-Wiederverbrennung durchführt, indem Kohle, Schweröl und dergleichen oder eine Mischung aus Kohle und Schweröl und dergleichen als Materialien des kesselbezogenen Kraftstoffs verwendet werden, und die Teilverarbeitung derer durchgeführt wird.
Im Vergleich zum thermischen Wirkungsgrad (um 38–40%) im Falle der Durchführung einer Energiegewinnung durch Verbrennen der gesamten Menge des kesselbezogenen Kraftstoffs in einem Kessel, und durch Gewinnen elektrischer Energie, beträgt der thermische Wirkungsgrad, bei welcher die Energiegewinnung gemäß der zu beschreibenden Weise durchgeführt wird, gleich 45–47%. Dieser Wert des thermischen Wirkungsgrads ist vergleichbar mit dem Wert des thermischen Wirkungsgrads im Falle einer Erzeugung von elektrischer Energie durch Vergasen der gesamten Menge des Schweröls. Verglichen mit der Vergasung der gesamten Menge an Schweröl, sind die Kosten der Einrichtung, welche bei einer Kraftstoff-Abbauverarbeitung und einer Brenngas-Raffinerieverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gering. Sogar wenn eine Gasturbine verwendet wird, tritt bei ihr keine Korrosion auf. Darüber hinaus ist die Menge an Abgas gering, und zwar aufgrund des Überflusses und der geringen Kosten von Rohmaterialien, der Sparsamkeit, der Verwendung der existierenden Einrichtung und des thermischen Wirkungsgrads. Daraus folgend ist das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sehr vorteilhaft, um die Verschmutzung der Umwelt zu verhindern.
Darüber hinaus kann bei der zu beschreibenden Weise eines der zahlreichen kesselbezogenen Kraftstoffe, welche nur in einem Kessel verwendet werden und kostengünstig sind, und geringe Nutzfaktoren haben, und zur Behandlung unter Druck gesetzt werden, und eines der gasturbinenbezogenen Kraftstoffe, welche einfach erlangt werden und überschüssig sind, und kaum Giftstoffe erzeugen, welche eine Verschmutzung verursachen, ausgewählt und frei verwendet werden. Somit wird eine weitere wirksame Energiegewinnung erreicht. Zusätzlich kann eine Zunahme in der Fähigkeit zur Energiegewinnung durch eine geringe Investition erhalten werden, da eine zusätzliche Einrichtung zur Teilverarbeitung unnötig ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Verarbeitungs-Ablaufdiagramm zum Darstellen der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Verarbeitungs-Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Verarbeitung zum Trennen eines Destillats in ein Gas-Bestandteil und einen Flüssig-Bestandteil;
3 ist ein Verarbeitungs-Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Verarbeitung zum weiteren Destillieren eines Öl-Bestandteils;
4 ist ein Verarbeitungs-Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zur Energiegewinnung, welches einen gasturbinenbezogenen und kesselbezogenen Kraftstoff verwendet;
5 ist ein Verarbeitungs-Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zur Energiegewinnung unter Verwendung einer Verbrennung eines kesselbezogenen Kraftstoffs, eines Gasturbinen-Kraftstoffs und eines Kessel-Kraftstoff, welche erlangt werden, indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs durchgeführt wird.
6 ist ein Verarbeitungs-Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zur Energiegewinnung unter Verwendung eines gasturbinenbezogenen Kraftstoffs, eines kesselbezogenen Kraftstoffs und einer Kombination aus einem Gasturbinen-Kraftstoff und einem Kessel-Kraftstoff, welche erlangt werden indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs durchgeführt wird;
7 ist ein Verarbeitungs-Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Verarbeitung zum Trennen des Destillats in einen Gas-Bestandteil und einen Flüssig-Bestandteil; und
8 ist ein Verarbeitungs-Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Verarbeitung zum weiteren Destillieren eines Öl-Bestandteils.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im übrigen stellt bei dem Verfahren und der Vorrichtung wie hier beschrieben der Ausdruck "gasturbinenbezogener Kraftstoff (G')" einen Kraftstoff dar, welcher in einer Gasturbine verwendet werden kann, und ist ein verbrennbares Gas oder eine entflammbare leichte Flüssigkeit, deren Siedepunkt unter atmosphärischem Druck bei 500°C liegt (nämlich ungefähr 900°F). Praktische Beispiele eines solchen "gasturbinenbezogenen Kraftstoffs" sind Methan, Ethan, Ethylen, Propan, Propene, Butan und dergleichen, Butane und dergleichen, Hexan und dergleichen, Heptan und dergleichen, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Dimethylether, Diethylether, LNG, LPG, Naphtha, Benzin, Kerosin, Leichtöl (Gasöl), ein Schwerölabbau-Bestandteil dessen Siedepunkt bei atmosphärischem Druck nicht höher als 500°C ist, Erdgas, Kohlenflöz-Methan, Deponiegas, Druckofengas, Koksofengas, Umwandlergas, Nebenprodukt-Gas, welches aus einer chemischen Fabrik hergeleitet wird und Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid-Vergasungsgas enthält, wie zum Beispiel Kohle oder Heizöl, Verkohlungsgas, Kohle Wasser-Gas Vergasungsgas, Kohleteilverbrennungsgas, Schweröl Thermoabbau Leichtöl oder Gas, Schweröl Oxidationsabbau Leichtöl oder Gas, Superschweröl Thermoabbau Leichtöl oder Gas, Superschweröl Oxidationsabbau Leichtöl oder Gas, Biogas und eine Mischung aus diesen Substanzen.
Weitere Beispiele von Nebenproduktgasen, welche Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid enthalten, und aus verschiedenen Fabrikarten hergeleitet werden, sind Wasserstoff, welcher durch die Oxidation von Kohlenwasserstoff erlangt wird, oder Gase, welche aus einer chemischen Fabrik hergeleitet werden, wie zum Beispiel ein Mischgas, welches durch Mischen von Wasserstoff und Kohlenmonoxid erlangt wird.
Ferner stellt bei dem Verfahren und der Vorrichtung wie hier beschrieben, der Ausdruck "kesselbezogener Kraftstoff (F)" einen Kraftstoff dar, welcher in einer Gasturbine nicht verwendet werden kann aber in einem Kessel verwendet werden kann, und welcher eine vollverbrennbare oder schwerverbrennbare Flüssigkeit ist. Praktische Beispiele sind Kohle, Holzkohle, Koks, Heizöl (nämlich Kraftstoff A, Kraftstoff B, Kraftstoff C), Rückstandsöl (nämlich Rückstandsöl unter atmosphärischem Druck, Rückstandsöl unter reduziertem Druck, Pech, Bitumen, Petrolkoks, Karbon, Teersand, Sandöl, welcher aus Teersand erlangt wird, Ölschiefer, Schieferöl, welches aus Ölschiefer erlangt wird, Orinokoteer, Orimulsion, welcher eine wässrige Suspension aus Orinokoteer ist, Asphalt, Alphalt-Emulsion (nämlich emulgierter Asphalt), einer Petroleum-Ölmischung (COM), einer Kohle-Wasser-Mischung (CWM), einem Kohle-Methanolschlamm, einer aus natürlich auftretenden Substanzen resultierenden Masse, wie z. B. Holz, Gras, Fette und Öle, oder Filterkuchen, Plastikmüll, kompostierbarem Abfall, und einer Mischung aus diesen Substanzen ausgewählt ist Bei dem hier beschriebenen Verfahren und bei der Vorrichtung kann ein kesselbezogener Kraftstoff zur Teilverarbeitung (nämlich ein kesselbezogener Kraftstoff (F) für einen Kessel, welcher zur Teilverarbeitung verwendet wird) derselbe sein oder ein anderer sein wie ein kesselbezogener Kraftstoff (F'), welcher nicht der Teilverarbeitung unterzogen wird und einem Kessel direkt zugeführt wird. Beispielsweise kann Heizöl als der kesselbezogene Kraftstoff zur Teilverarbeitung verwendet werden, während Kohle als der Kessel-Kraftstoff verwendet werden kann, welcher dem Kessel direkt zugeführt wird.
Alternativ kann ein kesselbezogener Kraftstoff, bei welchem die Teilverarbeitung erreicht werden kann, verwendet werden, und ein Kraftstoff, der teilweise schwer zu behandeln ist, oder ein Kraftstoff, welcher aus ökonomischen Gesichtspunkten nachteilig ist, als der kesselbezogene Kraftstoff verwendet werden, der direkt dem Kessel zugeführt wird.
Im übrigen werden die Ausdrücke "Kessel" und "Wärmerückgewinnungs-Kessel" bei dem hier beschriebenen Verfahren und bei der Vorrichtung verwendet.
Wenn ein Ausdruck einfach als "ein Kessel" bezeichnet wird, kennzeichnet dieser Ausdruck "Kessel" einen Kessel von einem Kessel-Dampfturbinen-System, in welchem ein Kessel-Kraftstoff verbrannt wird. Zum Bezeichnen eines Kessels, der eine Abwärme wiedergewinnt, wird der Ausdruck "Wärmerückgewinnungs-Kessel" verwendet.
Ferner können als Beispiele von Kohle, welche als kesselbezogener Kraftstoff (F) oder (F') im Verfahren und in der Vorrichtung wie hier beschrieben verwendet wird, Braunkohle, bräunlich schwarze Kohle, niedrigwertige bituminöse Kohle, hochwertige bituminöse Kohle, halbbituminöse Kohle, halb-anthrazit und anthrazit genannt werden. Vorzugsweise ist der flüchtige Bestandteil von Kohle nicht unterhalb von 20% pro Gewichtseinheit und nicht oberhalb von 60% pro Gewichtseinheit. Noch vorteilhafter ist der flüchtige Bestandteil von Kohle nicht unterhalb von 30% pro Gewichtseinheit und ist in der Lage einen flüchtigen Bestandteil bereitzustellen, welcher proportional ist zum Wärmemengenverhältnis, welches in der Gasturbine und im Kessel verwendet wird, um ein Destillat bereitzustellen, welches den flüchtigen Bestandteil und ein Produktmaterial aus thermischen Abbau enthält. Am vorteilhaftesten ist die Kohle eine niedrig oder mittelmäßig sortierte Kohle, deren flüchtiger Bestandteil an Kohle nicht unterhalb von 35% pro Gewichtseinheit liegt, und welche das Destillat bereitstellen kann, welches proportional ist zum Wärmemengenverhältnis, welches in der Gasturbine und im Kessel verwendet wird, wobei die Kombination derer verwendet wird um ein Abgas wiederzuverbrennen.
Im allgemeinen gilt, dass, je niedriger der flüchtige Bestandteil von Kohle ist, desto niedriger wird der Grad an Kohlequalität der Kohle. Somit wird die Verwendungsfähigkeit geringer. Im Gegensatz dazu ist die Kohlereserve hoch und Preis derer ist niedrig. Daher ist es sehr wichtig ein Verfahren zu finden um eine Energiegewinnung durchzuführen, bei der eine solche Kohle wirksam verwendet wird. Jedoch sind die beschriebenen Verfahren noch nicht veröffentlicht. Darüber hinaus ist eine solche Einrichtung zur Energiegewinnung und ein experimentelles Equipment noch nicht bekannt.
Schweröl, welches als kesselbezogener Kraftstoff der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält Rohöl, herkömmliches Schweröl, Superschweröl und Bitumen (oder Sandöl).
Rohöl enthält Destillat und schwere Bestandteile. Bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann Rohöl als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden, indem bei ihm die Teiltrennung oder der Teilabbau angewendet wird. Darüber hinaus kann Rohöl als kesselbezogener Kraftstoff dem Kessel zugeführt werden. Darüber hinaus kann Rohöl mit niedrigem Schwefelgehalt und Rohöl mit hohem Schwefelgehalt verwendet werden. Es ist nicht notwendig den Salzgehalt auf eine niedrige Dichte, wie zum Beispiel 0,5 ppm vor der Teilverarbeitung einzustellen. Zusätzlich wird bezüglich des Schwefelgehalts bei der Destillation keine Beschränkung auferlegt.
Herkömmliches Schweröl ist beispielsweise ein Heilöl A, Heizöl B, Heizöl C, Rückstandsöl unter atmosphärischen Druck Rückstandsöl unter reduziertem Druck, Schieferöl.
Superschweröl hat eine relative Dichte von 1,0 oder mehr (60/60°F) und eine Viskosität von 10.000 cP oder weniger, dass heißt, unterhalb einer Ölreserven-Temperatur, und ist beispielsweise Orinoco Superschweröl, Orimulsion, welches eine wäßrige Suspension von Orinoco Superschweröl ist, Asphalt und Asphalt-Emulsion, welche eine wäßrige Emulsion von Asphalt ist. Bitumen hat eine relative Dichte von 1,0 oder mehr (60/60°F) und eine Viskosität von 10.000 cP oder weniger, dass heißt, unterhalb einer Ölreserven-Temperatur und ist beispielsweise Athabasca Bitumen und Kaltsee Bitumen.
Wenn notwendig können vor der Teilverarbeitung die Unreinheitsinhalte, wie zum Beispiel Salze, welche Natrium, Kalium, Calcium und Schwefel in diesem Schweröl enthalten, durch (Wasser) Waschung, Alkali-Reinigung, Säurereinigung, Lösemittel-Reinigung, Adsorption, Ablösung oder Bioverarbeitung verringert werden.
Bei der Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung kennzeichnet die "Teilverarbeitung", welche bei einem kesselbezogenen Kraftstoff durchgeführt wird, eine Teiltrennung, einen Teilabbau oder eine gemischte Verarbeitung derer.
Eine Teiltrennung dient zum Trennen von Destillat und Reststoff, welche später beschrieben werden, aus einem kesselbezogenen Kraftstoff durch ein Trennmittel, wie zum Beispiel Erwärmung, Druckreduzierung, Topping, Flushen, Destillation, Extraktion oder Dekantierung, ohne die Zusammensetzung des Kraftstoffs chemisch zu verändern.
Ein Teilabbau dient zum chemischen Ändern der Zusammensetzung eines kesselbezogenen Kraftstoffs, nämlich um ein Destillat und ein Reststoff aus einem kesselbezogenen Kraftstoff zu erzeugen, und zwar durch thermischen Abbau, Verkohlung, Verbrennungsvergasung, Wasser-Gas Vergasung, Hydrierung, Verflüssigung oder Mikrowellen-Bestrahlung. Daher wird der Teilabbau gefolgt durch den Betrieb der Trennung von Destillat und Reststoff. Danach wird, wenn notwendig, ein Betrieb der Trennung eines Gas-Bestandteils und eines Öl-Bestandteils vom Destillat, oder ein Betrieb einer weiteren Trennung eines Leichtöl-Bestandteils vom Öl-Bestandteil gefolgt.
In der Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung ist das "Destillat" (D) ein Bestandteil, welcher durch den Teilabbau vom kesselbezogenen Kraftstoff oder durch den Teilabbau von teilweise abgebauten kesselbezogenen Kraftstoff oder durch den Teilabbau und die darauf folgende Trennung in einen gasförmigen Zustand und/oder flüssigen Zustand getrennt wird. Somit enthält das Destillat sowohl einen Bestandteil, welcher kondensiert und verflüssigt wird, nachdem er einmal verdampft wurde, als auch einen Bestandteil, welcher getrennt wird, nachdem er als Flüssigkeit erzeugt wird.
Bei der Teilbehandlung von Schweröl kennzeichnet der Ausdruck "Destillat" einen gasförmigen oder flüssigen Bestandteil, welcher einen Siedepunkt unterhalb von 500°C (um 900°F) bei atmosphärischem Druck hat.
Bei der Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung ist der "Reststoff" (R) eine Substanz, welche übrig bleibt, nachdem das hier oben erwähnte Destillat vom kesselbezogenen Kraftstoff oder vom teilweise abgebauten kesselbezogenen Kraftstoff getrennt ist.
Hiernach wird die Teilverarbeitung einzeln durch Beschreibung der Teiltrennung und des Teilabbaus erläutert.
Zunächst werden hier im folgenden unterschiedliche Arten von Teiltrennungsbetrieben beschrieben.
Das "Toppen", welches beim beschriebenen Verfahren und bei der Vorrichtung verwendet wird, ist ein Verfahren zum Ausbilden eines flüchtigen Bestandteils durch Erwärmen von beispielsweise Rohöl und eines darauffolgenden Verwendens von Dampf, oder Edelgas, wie zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid oder methanhaltiges Gas als ein Abstreifgas, und dann durch Blasen des Abstreifgases in das erwärmte Rohöl.
"Destillation" wie bei dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung verwendet, enthält ein Verfahren zum Erwärmen, beispielsweise von Rohöl, und Ausbilden von einem flüchtigen Bestandteil unter reduziertem Druck oder atmosphärischem Druck oder in einem Druckzustand, ein Verfahren zum einfachen Ausbilden eines flüchtigen Bestandteils, ein Verfahren zum Trennen von raffiniertem Destillat durch Destillation nach Einführen eines Rückflusses dazu, und ein Verfahren zum Trennen eines spezifischen Bestandteils durch Hinzufügen eines Schleppmittels oder eines Extraktionsmittels zum Rohöl.
Im Falle der "Extraktion", welche bei dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung verwendet wird, wird Biomasse, welche einen hohen Öl-Bestandteil, zerdrückt, wenn notwendig, und wird in einen Extrakt und einen Extraktions-Reststoff getrennt, indem ein Extraktionsmittel hinzugefügt wird. Dann wird das Extraktionsmittel vom Extrakt getrennt und der Extrakt kann als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden. Ferner kann ein faserförmiger Teil, welcher der Extraktions-Reststoff ist, als ein Kessel-Kraftstoff verwendet werden.
Ein "Flushen", welches bei dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung verwendet wird, kann angewendet werden, indem beispielsweise Rohöl, welches auf eine hohe Temperatur und bei einem hohen Druck erwärmt wurde, in einen Niedrigdruckkessel eingeführt wird, und dann das Rohöl in ein Destillat und ein Reststoff getrennt wird.
Eine "Dekantiexung", wie bei dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung verwendet, ist ein Verfahren zum Erwärmen von beispielsweise Ölschiefer und einem darauffolgenden Trennen nur des Öl-Bestandteils, dessen Viskosität verringert wird, vom Ölschiefer durch "Abgießen" des Öl-Bestandteils ohne Sediment aufzurühren.
Im übrigen können diese Teiltrennungs-Betriebe in den Fällen verwendet werden, in denen ein Destillat und ein Reststoff nachfolgend des Teilabbaus getrennt werden, oder in denen ein raffiniertes Destillat vom Destillat erlangt wird.
Als nächstes werden hiernach mehrere Arten des Teilabbaus beschrieben.
Ein thermischer Abbau, welcher bei dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Verfahren, bei welchem beispielsweise Schweröl, welches als Rohmaterial dient, zumindest in ein Destillat, welches einen Bestandteil enthält, der als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden kann, und einen Reststoff, welcher als ein Kessel-Kraftstoff verwendet werden kann, getrennt werden kann.
Somit kann im Falle einer Verwendung eines thermischen Abbaus bei dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung, der thermische Abbau einfach durchgeführt werden, oder kann durch Hineinblasen von Wasserdampf oder eines Wasserstoffgases in das Material durchgeführt werden. Alternativ kann ein thermischer Abbau bei katalytischem Kontakt beim Vorliegen eines Katalysators durchgeführt werden.
Beispiele von Verfahren zum Durchführen eines thermischen Abbaus sind ein Knack-Verfahren zum Erlangen eines Destillat, ein Visbreaking-Verfahren zum Verringern hauptsächlich der Viskosität eines Reststoffs und ein Kochverfahren zum Erlangen eines Destillat und eines Koks-Bestandteils. Ferner, wenn durch Schwierigkeitsgrad klassifiziert, sind Beispiele davon ein Verfahren zum Durchführen eines thermischen Abbaus bei hoher Temperatur, nämlich bei einer Temperatur, welche nicht niedriger als 1.100°C, ein Hochtemperatur-Kochverfahren zum Durchführen eines thermischen Abbaus bei einer Temperatur in einem Bereich von 8980 bis 1.100°C, ein thermisches Abbauverfahren bei mittlerer Temperatur zum Durchführen eines thermischen Abbaus bei einer Temperatur in einem Bereich von 870 bis 980°C, um ein Gas bei niedriger Wärmemenge zu erlangen, ein weiteres thermisches Abbauverfahren bei mittlerer Temperatur zum Durchführen eines thermischen Abbaus bei einer Temperatur in einem Bereich von 700 bis 870°C, um ein Gas bei hoher Wärmemenge zu erlangen, ein Niedrigtemperatur-Kochverfahren zum Durchführen eines thermischen Abbaus bei einer Temperatur in einem Bereich von 480 bis 700°C, ein thermisches Abbauverfahren bei Niedrigtemperatur zum Durchführen eines thermischen Abbaus bei einer Temperatur in einem Bereich von 480 bis 540°C, ein Visbreaking-Verfahren zum Durchführen eines thermischen Abbaus bei einer Temperatur in einem Bereich 430 bis 480°C, ein EUREKA-Verfahren zum Durchführen eines thermischen Abbaus bei einer Temperatur in einem Bereich von 350 bis 480°C, wobei gleichzeitig Wasserdampf in das Material hineingeblasen wird.
Darüber hinaus variieren die Eigenschaften des erlangten Reststoffs mit der Art des Schweröls, nämlich des Rohmaterials, und einer Weise des Kochverfahrens. In Abhängigkeit von der Weise des Kochverfahrens, wird beispielsweise asphaltierter Koks in dem Fall erlangt, bei welchem das verzögerte Kochverfahren verwendet wird, wohingegen im Falle, bei welchem das Fluid-Kochverfahren, das flexible Kochverfahren und das Kontakt-Kochverfahren verwendet wird, Karbonkoks erlangt wird.
In dem Fall, bei welchem ein thermischer Abbau bei dem Schweröl durchgeführt wird, indem das Visbreaking-Verfahren verwendet wird, wird der thermische Abbau sanft bis hin zu dem Ausmaß durchgeführt, das kein Koks erzeugt wird. Somit können die Viskosität und der Stockpunkt eines Reststoffs verringert werden. Im Falle des Visbreaking-Verfahrens wird Heizöl in ein Destillat und einen Reststoff getrennt, indem das Heizöl mittels eines Wärmeofens abgebaut wird, oder indem ferner bewirkt wird, dass das Heizöl durch einen Verwahrungs-Behälter geht, wenn notwendig. Destillat und Reststoff können getrennt werden, indem das Destillat schnell gekühlt wird, um den Abbau zu stoppen.
Im Falle des thermischen Abbaus von Schweröl durch Verwendung der Fluid-Kochverfahrens und des flexiblen Kochverfahrens wird Heizöl einem Reaktor zugeführt, und wird dann dem thermischen Abbau auf einem Wärmekoks unterworfen, welcher im Reaktor fließt, so dass das Heizöl in ein Destillat und einen Reststoff getrennt wird (nämlich ein Koks). In dem Fall, bei welchem das flexible Kochverfahren verwendet wird, wird ein Reststoff (nämlich Koks) welcher an dem Heizkoks haftet, an eine Wärmekammer gesendet, in welcher der Reststoff durch den Koks und das Gas, welches von einem Vergaser zurückgeführt wird, erwärmt wird. Danach wird der Reststoff zum Reaktor rezykliert. Ein Teil des Reststoffs (nämlich der Koks), welcher auf dem Heizkoks haftete und an eine Heizkammer gesendet wurde, wird zum Vergaser gesendet, in welchem der Reststoff dann durch Luft und Dampf vergast wird. Danach wird das resultierende Gas zur Heizkammer zurückgeführt. Ein Teil des Koks, welcher in die Heizkammer plaziert wurde, wird als Koks entnommen, während der verbleibende Teil davon zum Reaktor rezykliert wird.
Im Falle des Verwendens des Fluid-Verkoken-Verfahrens, wird ein Reststoff (nämlich Koks), welcher auf einem Heizkoks anhaftet, an eine Brennkammer versendet, in welcher der Reststoff erwärmt wird, indem Luft zugeführt wird. Danach wird der Reststoff zum Reaktor rezykliert. Ein Teil des Koks, welcher in der Brennkammer plaziert ist, wird daraus als Koks entnommen, während der verbleibende Teil davon zum Reaktor rezykliert wird.
Im Falle, dass der thermische Abbau des Schweröls durchgeführt wird, indem das verzögerte Verkoken-Verfahren verwendet wird, wird Schweröl zunächst erwärmt und das erwärmte Öl wird dann dem Bodenabschnitt der destillierenden Spalte zugeführt, in welcher das Schweröl in ein Destillat (nämlich Öldampf) und einen Reststoff (nämlich ein hochsiedendes Liquid) getrennt wird. Darauffolgend wird der Reststoff einem Heizofen zugeführt. In diesem Heizofen wird Schweröl in einem kurzzeitigen Intervall erwärmt. Danach wird das Schweröl an eine Kokstrommel gesendet und wird ferner in der Kokstrommel in ein Destillat und in ein Reststoff getrennt. Dieser Reststoff wird stufenförmig in ein Koks geändert, indem er erwärmt wird. Diese Destillat wird der zuvor genannten Destillierungsspalte zugeführt, in welcher das Destillat und das Schweröl in ein Destillat (nämlich der Öldampf) und den Reststoff (nämlich das hochsiedende Liquid) getrennt wird.
Verglichen mit dem Fluid-Verkoken-Verfahren und dem flexiblen Verkoken-Verfahren sind die Ausbeuten eines Gases und eines Koks im Falle dieses Verfahrens hoch.
Im Falle, dass der thermische Abbau von Schweröl durch Verwenden des EUREKA-Verfahrens durchgeführt wird, wird das Heizöl vorgewärmt und dann dem Bodenabschnitt einer Destillierungsspalte zugeführt, in welcher das Heizöl in ein Destillat und ein Reststoff (nämlich ein hochsiedendes Liquid) getrennt wird. Der Reststoff (nämlich das hochsiedende Liquid) wird in einem Heizofen erwärmt. Somit wird der Reststoff leicht abgebaut und dann einem Reaktor zugeführt. Wasserdampf wird vom unteren Abschnitt davon dem Reaktor zugeführt. Somit wird der leicht abgebaute Reststoff ferner thermisch abgebaut. Zusätzlich werden das Mischen des Reststoffs und das Ausbilden des Destillats begünstigt. Nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode wird ein Reaktant gekühlt, so dass die Reaktion gestoppt wird.
Das Destillat enthält ein Gas, einen Öl-Bestandteil und kondensiertes Wasser. Wenn notwendig können Schwefel-Bestandteile, wie zum Beispiel Schwefelwasserstoff vom Gas-Bestandteil entfernt werden. Ein Öl-Bestandteil wird durch Bereinigung getrennt, so dass ein Öl-Bestandteil, welches einen hohen Siedepunkt hat, mit einem Rohmaterial gemischt werden kann, nämlich ein Heizöl, und ebenfalls im System zirkuliert werden kann. Nachdem die Reaktion beendet ist, wird der Reststoff flüssiges Pech und wird ferner am Ausgang des Systems als Petropech extrahiert.
Mehrere Reaktoren werden präpariert und werden ferner verwendet, indem sie zu jeder Zeitperiode miteinander ausgetauscht werden. Somit wird der Betrieb durchgeführt, indem ein Halbbeschickungs-System verwendet wird.
Ein thermischer Abbau wird hiernach durch Beschreiben des Falles erläutert, in welchem der teilweise thermische Abbau von Plastikmüll durchgeführt wird, indem der Plastikmüll beispielsweise in Öl aufgelöst wird. Polyolefin, wie zum Beispiel Polyethylen und Polypropylen werden in Öl, wie zum Beispiel Leichtöl, gelöst, indem sie bei einer Temperatur im Bereich von 330 bis 350°C bei einer Zeitperiode von 20 bis 120 Minuten erwärmt werden, während das molekulare Gewicht derer verringert wird. Polysterine wird hauptsächlich durch Polymerisation abgebaut und gelöst, indem es bei einer Temperatur von 250°C bei einer Zeitperiode von 10 bis 60 Minuten erwärmt wird. Dann wird das Liquid, welches somit durch Abbau und Auflösung des Plastikmülls erlangt wird, durch Destillation in ein Destillat und ein Reststoff getrennt. Ferner kann das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden, und der Reststoff kann als Kessel-Kraftstoff verwendet werden.
Im Falle des katalytischen Abbaus können Abbau-Katalysatoren, wie zum Beispiel aktivierter Lehm, Kieselerde-Tonerde, Zeolit (insbesondere seltene Erde-Austauschzeolit und ultrastabiles Y-Zeolit), Co-Mo, Ni-Mo und Fe in Abhängigkeit von Heizölarten verwendet werden, welches als Rohmaterial verwendet wird, und von eingekoppelten Unreinheiten.
Bedingungen zum thermischen Abbau von Schweröl variieren mit der Art des Schweröls, welches als Rohmaterial verwendet wird, den Arten von Zielprodukten, dem Akquisitionsverhältnis davon, und den Verarbeitungs- oder Behandlungsverfahren. Die Verarbeitungstemperatur von Heizöl beläuft sich in einem Bereich von 350 1.300°C und variiert mit dem Schwierigkeitsgrad. Der Druck beläuft sich in einem Bereich von atmosphärischem Druck bis hin zu 100 atm. Daher kann ein Destillat durch Anwendung des atmosphärischen Drucks bis hin zu einem Druck von 100 atm erlangt werden. Die Reaktionszeit beträgt nicht mehr als 10 Stunden.
Um den thermischen Abbau zu begünstigen, können Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoff, ein Teil des erzeugten Gas-Bestandteils, ein Öl-Bestandteil oder Alkohol als ein Modifikator dem Rohmaterial zugefügt werden.
Diese Verfahren können durch jeglichen der Betriebe erreicht werden, welche gemäß einer Beschickungs-Verarbeitung, einer Halbbeschickungs-Verarbeitung, wie zum Beispiel eine EUREKA-Verarbeitung, und einer kontinuierlichen Verarbeitung, wie zum Beispiel Visbreaking-Verarbeitung erreicht werden.
Die Verkohlung, wie sie bei beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung verwendet wird, ist ein Betrieb eines chemischen Umwandelns von Kohle in ein Gas-Bestandteil, welcher nicht kondensiert wird, und einen flüssigen Bestandteil, welcher kondensiert wird, und eine Flüssigkeit und feste Bestandteile, welche durch die Dekantierung getrennt werden, indem Kohle in einer Bedingung ausgegast wird, in welcher Sauerstoff reduziert wird, vorzugsweise in einer Bedingung, bei welcher die Kohle von Luft abgeschnitten wird, und durch Kühlen eines Destillats durch Wasser und so weiter.
Das Verkohlungs-Verfahren kann entweder eine Verarbeitung durch Verwenden einer Retorte oder eine Verarbeitung durch Verwenden eines sogenannten Koksofens sein. Angesichts der Zuführung von Kohle in eine Verkohlungs-Vorrichtung und des Ausstoßens des Reststoffs daraus, wird die Kohle in Blöcke mit herkömmlichen Größen oder in feine Partikel gestoßen, und darauffolgend werden solche Blöcke oder feinen Partikel an Kohle der Verkohlungs-Vorrichtung zugeführt.
Ein Erwärmen von Kohle zur Verkohlung kann durch Erwärmen eines Verkohlungsofens von außen durchgeführt werden. Jedoch wird vorzugsweise ein Gas zum Erwärmen bei einer vorbestimmten Temperatur, beispielsweise 400 bis 1.300°C, welche durch Verbrennen eines Kraftstoffs erlangt wird, dem Ofen zugeführt, welcher dann durch dieses Gas erwärmt wird. Somit wird der lösliche Bestandteil ausgebildet, indem er durch das Gas zum Erwärmen "begleitet" wird.
Im übrigen gibt es zwei Typen an Verkohlung. Einer ist nämlich eine Verkohlung bei niedriger Temperatur, bei welcher die letztendliche Erwärmungstemperatur nicht höher als 800°C ist. Der andere ist eine Verkohlung bei hoher Temperatur, bei welcher die letztendliche Erwärmungstemperatur nicht niedriger als 800°C ist. Ferner wird diese Verkohlung bei hoher Temperatur bei einer Temperatur in der Nähe von 1.000°C durchgeführt. Obwohl beide dieser Typen an Verkohlung verwendet werden können, ist die Verkohlung bei niedriger Temperatur vorteilhafter. Im Falle der Verkohlung bei niedriger Temperatur werden hohe Mengen an Öl-Bestandteil und Holzkohle, welche als Kraftstoffe verwendet werden, erlangt. Im Gegensatz dazu werden im Falle der Verkohlung bei hoher Temperatur ein Koksofengas und eine hohe Menge an Koks, welche für einen Hochofen oder zum Gießen verwendet wird, erlangt. Ferner kann die Verkohlung, welche bei dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung durchgeführt wird, nur eine Verarbeitung einer thermischen Abbau-Verkohlung enthalten, welche bei einer Temperatur durchgeführt wird, welche nicht höher als 500°C ist, und zwar ohne Sinter-Schritt. In diesem Fall wird, wenn die Kohle von einer bestimmten Art ist, der Reststoff in der Form von feinen Partikeln oder Knollen als Ergebnis einer Verweichung und Schmelzung erlangt. Es wird gemäß dem Kesseltyp bestimmt, welche dieser Formen des Reststoffs zu verwenden ist.
Bei der Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung kennzeichnet der Ausdruck "Verkohlung" die zuvor genannte Verkohlung bei niedriger Temperatur, die Verkohlung bei hoher Temperatur, die thermische Abbau-Verkohlung oder die Kombination dieser Typen an Verkohlung.
Bezüglich der Erwärmungszeit bei der Verkohlung kann die Reststoff- oder Verweilzeit gleich oder länger ungefähr einer Minute wie herkömmlich festgelegt sein. Ferner kann die Verweilzeit bei einer hohen Temperatur von 1.000°C, wie im Falle des schnellen thermischen Abbaus, gleich oder kleiner ungefähr einer Minute sein. Jedoch ist das Verkohlungs-Verfahren bei niedriger Temperatur, bei welchem die Verweilzeit wie herkömmlich festgelegt lang ist, vorteilhaft.
Im Falle der Verkohlung hängen die Gas-Bestandteile von der Art der Kohle und der Herstellungsbedingungen der Vorrichtung ab. Um ein Beispiel wiederzugeben (hierbei wird der Gasgehalt in % pro Volumen ausgedrückt, es sei denn er wird anders bestimmt), enthalten die Gas-Bestandteile 50% Wasserstoff, 30% Methan, 8% Kohlenmonoxid, 3% Kohlenwasserstoff, wie zum Beispiel Ethylen und Benzol als wirksamen Bestandteil, und enthalten ferner einen Feuchtigkeits-Bestandteil, Stickstoff, Kohlendioxid und Mineral-Bestandteile, wie zum Beispiel Stickstoffmonoxid, Hydrocyanid-Säure, Pyridin, Schwefelwasserstoff, Schwefelkohlenstoff, Carbonylsulfid und Teer.
Die Menge oder Ausbeute des durch die Verkohlung erzeugten Gas-Bestandteils beträgt 100 bis 200 Nm³/t Kohle im Falle der Verkohlung bei niedriger Temperatur oder der thermischen Abbau-Verkohlung, und beträgt 300 bis 400 Nm³/t Kohle im Falle der Verkohlung bei hoher Temperatur. Ferner beträgt der Heizwert der Gase 4.700 bis 5.400 kcal/Nm³ im Falle der Gase, welche durch die Verkohlung bei niedriger Temperatur und der thermischen Abbau-Verkohlung erzeugt werden, und beträgt 6.200 bis 8.000 kcal/Nm³ im Falle der Gase, welche durch die Verkohlung bei hoher Temperatur erzeugt werden.
Der Öl-Bestandteil enthält hauptsächlich Leichtöl, Teer und Alkohol im Falle der Verkohlung, und kann durch Unterwerfen der Reinigung und Trennung durch Destillation oder dergleichen verwendet werden. Der Reststoff ist Pech, in welchem anorganische Substanzen, wie zum Beispiel Salze und Vanadium zusammen gelagert sind. Somit wird ein mehr vorteilhafter Kraftstoff für eine Gasturbine durch die Destillation und Reinigung des Pechs erlangt. In diesem Fall kann der Reststoff in einen Kraftstoff für einen Kessel gemischt werden.
Die Menge an erzeugtem Alkohol beträgt 50 bis 150 Liter/t Kohle.
Die Mengen an Leichtöl und Teer betragen 90 bis 180 Liter/t Kohle im Falle der Verkohlung bei niedriger Temperatur oder der thermischen Abbau-Verkohlung, und 40 bis 80 Liter/t Kohle im Falle der Verkohlung bei hoher Temperatur.
Ein schneller teilweiser thermischer Abbau, welcher in dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung verwendet wird, wird hiernach beschrieben. Dieser schnelle teilweise thermische Abbau wird nämlich bei einem Herstellungsverfahren eines Kraftstoffs zur Energiegewinnung verwendet, bei welchem der schnelle thermische Abbau von Kohle zunächst durch Erwärmen der Kohle bei einer Wärmerate von 10 bis 100.000°C pro Sekunde bei einer Zeitperiode von 0,1 bis 10 Sekunden durchgeführt, und wobei die Kohle in ein Destillat, dessen Hauptbestandteil ein löslicher Bestandteil ist, und einen Reststoff, dessen Hauptbestandteile Holzkohle und Koks sind, getrennt wird, und wobei ferner das Destillat als ein Kraftstoff für eine Gasturbine verwendet wird, und der Reststoff als ein Kraftstoff für den Kessel einer Dampfturbine verwendet wird.
Darüber hinaus wird bei der zu beschreibenden Weise eine Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt, indem ein Gasturbinen-Kraftstoff, welcher aus dem Destillat hergeleitet ist, welches durch den oben genannten schnellen teilweisen thermischen Abbau erlangt wird, in der Gasturbine verwendet wird, und indem der Reststoff als ein Kessel-Kraftstoff verwendet wird.
Eine teilweise Verbrennungsvergasung, wie sie im Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird im folgenden erläutert, indem der Fall beschrieben wird, bei welchem beispielsweise Kohle als Rohmaterial verwendet wird.
Es wird nämlich im Falle der Verwendung der teilweisen Verbrennungsvergasung im beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung zunächst die Kohle, welche als Rohmaterial verwendet wird, in ein Destillat, welches ein Bestandteil enthält, welches als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden kann, und einen Reststoff, welcher als ein Kessel-Kraftstoff verwendet werden kann, getrennt. Beispiele an Verfahren zum Durchführen der teilweisen Verbrennungsvergasung sind Verfahren, welche jeweils einen festgelegten Bett-Ofen, einen Fluid (oder Fließbett) Ofen, einen Fließbett-Ofen, einen Schmelzschicht- oder Wasser (oder Schmelzbett) Ofen, einen Bewegtbett-Ofen, einen Fixbett- oder Fließbettkombinationsofen, einen Fließbett-Flußbett Kombinationsofen und einen Fließbett-Schmelzschichtkombinationsofen verwenden. Die Bedingungen zur teilweisen Verbrennungsvergasung variieren mit diesen Verfahren. Darüber hinaus hängt das Verhältnis unter den Kraftstoffgehalten eines erlangten Gases davon ab, ob Luft oder Sauerstoff zur Oxidation verwendet wird. Es ist zum Erlangen eines Kraftstoffs, welcher einen hohen Heizwert hat, vorteilhaft Sauerstoff zu verwenden. Zusätzlich wird ein Kraftstoff, welcher ferner einen höheren Heizwert hat, dadurch erlangt, indem Kohlendioxid und dergleichen von einem Gas getrennt und entfernt wird, welches durch die teilweise Verbrennungsvergasung erlangt oder indem die Gehalte an Wasserstoff und Methan, welche in dem erlangten Gas enthalten sind, durch eine Umkehrreaktion und eine Reformierreaktion erhöht werden.
Das Gewichtsverhältnis unter Kohle, Sauerstoff (im Falle bei welchem Luft verwendet wird, im übrigen der in der Luft enthaltene Sauerstoff) und Wasser, das der Kohle hinzuzufügen ist, hängt von den Verfahren zum Durchführen der teilweisen Verbrennungsvergasung ab. Ferner ist bei Annahme, dass das Gewicht der Kohle gleich 1 ist, das Gewichtsverhältnis des hinzugefügten Sauerstoffs zur Kohle nicht höher als 1,5 : 1 und das Gewichtsverhältnis des hinzugefügten Wassers zu der Kohle ist nicht höher als 3. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis des Sauerstoffs zur Kohle 0,1 bis 1,2. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis des Wassers zur Kohle 0,1 bis 2,0. Die Verarbeitungstemperatur ist die Temperatur des Ofens und bewegt sich in einem Bereich von ungefähr 600 bis 1.600°C. Der Druck bewegt sich in einem Bereich vom atmosphärischen Druck bis hin zu 100 atm. Daher kann ein Destillat erlangt werden, indem ein Druck angelegt wird, welcher sich im Bereich des atmosphärischen Drucks und 100 atm bewegt.
Wenn das Gewichtsverhältnis von Wasserdampf, welcher der Kohle hinzugefügt wird, sich 3 annähert, läuft eine Kohlenmonoxid zu Wasserstoff Wechselreaktion ab. Somit nimmt das Gewichtsverhältnis von Wasserstoff, welcher in einem Destillat enthalten ist, zu. Je kleiner das Gewichtsverhältnis von Sauerstoff und Wasser wird, desto ähnlicher wird die Vergasung der Trockendestillation (oder Verkohlung). Somit nimmt der Gasgehalt ab, während der Flüssigkeitsgehalt zunimmt.
Im Falle dass die teilweise Verbrennungsvergasung durchgeführt wird, ist der Öl-Bestandteil Naphtha und Teer, in welchen Produkte der teilweisen Verbrennungsvergasung und lösliche Bestandteile der Kohle so wie sie sind destilliert.
Im folgenden wird eine teilweise Wasser-Gas Vergasung, wie sie beim beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung verwendet wird, erläutert, indem der Fall beschrieben wird, bei welchem beispielsweise Kohle als Rohmaterial verwendet wird. Weitere Beispiele an Verfahren zum Durchführen der teilweisen Verbrennungsvergasung sind Verfahren, welche jeweils einen festgelegten Bett-Ofen, einen Fluid (oder Fließbett) Ofen, einen Fließbett-Ofen, einen Schmelzschicht- oder Wasser (oder Schmelzbett) Ofen, einen Bewegtbett-Ofen, einen Fixbett- oder Fließbettkombinationsofen, einen Fließbett-Flußbett Kombinationsofen und einen Fließbett-Schmelzschichtkombinationsofen verwenden.
Die Bedingungen zur teilweisen Wasser-Gas Vergasung von Kohle variieren mit diesen Verfahren. Ferner, angenommen, dass das Gewicht der Kohle gleich 1 ist, beträgt das Gewichtsverhältnis des hinzugefügten Wassers zur Kohle nicht mehr als 3. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Kohle gleich 0,1 bis 2,0. Die Verarbeitungstemperatur ist die Temperatur des Ofens und bewegt sich in einem Bereich von ungefähr 300 bis 1.600°C. Der Druck bewegt sich in einem Bereich von atmosphärischen Druck bis zu 100 atm. Wenn das Gewichtsverhältnis von Wasserdampf zu Kohle näher an 2 herankommt, läuft eine Kohlenmonoxid zu Wasserstoff Verschiebungsreaktion ab. Somit nimmt das Gewichtsverhältnis von Wasserstoff, welches in einem Destillat enthalten ist, zu. Wenn das Gewichtsverhältnis von Wasser näher an 0,1 kommt, wird die Vergasung ähnlich der Trockendestillation. Somit nimmt der Gasgehalt ab.
Eine Erwärmung von Kohle zur teilweisen Wasser-Gas Vergasung kann durchgeführt werden, indem ein Ofen zur teilweisen Wasser-Gas Vergasung von außen erwärmt wird, während der Kohle Dampf zugeführt wird. Jedoch wird vorzugsweise Wasserdampf einem Gas zur Erwärmung bei einer vorbestimmten Temperatur hinzugefügt, beispielsweise 400 bis 1.800°C, welches durch Verbrennen eines Kraftstoffs erlangt wird, und der Ofen wird dann durch dieses Gas erwärmt. Somit werden ein Gas und der lösliche Bestandteil destilliert.
Eine Feuchtigkeitsquelle hängt von der Art des zuvor genannten Ofens zur teilweisen Wasser-Gas Vergasung ab, und Wasser, Abwasser, Niedrigdruckdampf oder Hochdruckdampf werden verwendet.
Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoff, ein Teil des erzeugten Wasser-Gas Bestandteils, ein Öl-Bestandteil oder Alkohol können zusätzlich zum Wasserdampf dem Gas zur Erwärmung hinzugefügt werden.
Im Falle der teilweisen Wasser-Gas Vergasung hängen die Gas-Bestandteile von der Kohleart, dem Grad der teilweisen Wasser-Gas Vergasung, den Verarbeitungsbedingungen der Vorrichtung und der Kohleart ab. Im Falle, dass Wasserdampf und Luft in die Kohle geblasen werden, enthält das Gas Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Methan und Wasserstoff als Hauptbestandteile. Die Menge oder Ausbeute an Wärme, welche durch den Gas-Bestandteil erzeugt wird, welcher durch die teilweise Wasser-Gas Vergasung erzeugt wird, beträgt 1.000 bis 1.500 kcal/Nm³. Im Falle, dass Wasserdampf und Sauerstoff in die Kohle geblasen werden, enthält das erlangte Gas Kohlenmonoxid, Methan, Wasserstoff und Kohlendioxid als Hauptbestandteile. Die Menge oder Ausbeute an Wärme, welche durch den Gas-Bestandteil erzeugt wird, welcher durch die teilweise Wasser-Gas Vergasung erzeugt wird, beträgt 2.500 bis 4.500 kcal/Nm³. Das Destillat enthält für gewöhnlich Kohlenwasserstoff, Stickstoffsubstanzen, wie zum Beispiel Ammoniak, Sulfid, wie zum Beispiel Wasserstoffsulfid, und Teer, als Zusatz zum zuvor genannten Gas-Bestandteil. Um ein Beispiel anzubringen, werden im Falle der teilweisen Wasser-Gas Vergasung bei der Bedingung, dass das Umkehrverhältnis 35% bei 830°C bei einem Druck von 70 atm beträgt, 24% an Wasserstoff, 7% an Methan, 7% an Kohlenmonoxid und 4% an Kohlenwasserstoff als wirksamer Bestandteil enthalten, und ferner sind ein Feuchtigkeitsbestandteil, Stickstoff, Kohlendioxid, Stickstoffsubstanzen, wie zum Beispiel Ammoniak, Sulfide, wie zum Beispiel Wasserstoffsulfid, und Teer enthalten.
Im Falle, dass die teilweise Wasser-Gas Vergasung durchgeführt wird, wird der Öl-Bestandteil, welcher hauptsächlich Naphtha und Teer enthält, als ein Destillat von Produkten der teilweisen Verbrennungsvergasung und des löslichen Bestandteils der Kohle erlangt.
Eine teilweise Hydrierung, wie sie im Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird im folgenden durch Beschreibung des Falles erläutert, bei welchem ein fester kesselbezogener Kraftstoff, wie beispielsweise Kohle, verwendet wird. Eine teilweise Hydrierung kann im Falle durchgeführt werden, bei welchem kein Katalysator verwendet wird, und kann ebenfalls beim Vorliegen eines metallischen Katalysators durchgeführt werden. Im Falle, dass kein Katalysator vorliegt, wird erlangtes Öl als Rückführ-Lösemittel verwendet, und somit sind die Verarbeitungstemperatur und der Druck beinahe dieselben wie jene im Falle des thermischen Abbaus und der Verkohlung. Da jedoch die Hydrierung eine exothermische Reaktion ist, ist eine notwendige Wärmemenge, welche der Vorrichtung zuzuführen ist, sehr gering.
Ferner kann die teilweise Hydrierung bei einer Temperatur durchgeführt werden, welche sich in einem Bereich von 400 bis 500°C und bei einem Druck von 20 bis 200 atm bewegt, indem Öl verwendet wird, welches beim Vorliegen eines verfügbaren Katalysators erlangt wird, wie zum Beispiel ein Co-Mo/Aluminium oder Ni-Mo/Aluminium oder Eisen-System oder Zink-System Katalysator als ein rückführendes Lösemittel.
Ein auf diese Weise erlangtes Destillat ist reich an geringem Kohlenwasserstoffgas, wie zum Beispiel Methan. Darüber hinaus ist die Wärmemenge dieses Destillats hoch.
Eine teilweise Verflüssigung, wie sie bei dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird im folgenden erläutert, indem der Fall beschrieben wird, bei welchem beispielsweise ein fester kesselbezogener Kraftstoff, wie zum Beispiel Kohle, verwendet wird. Erlangtes Öl wird als ein Rückführ-Lösemittel verwendet, und der feste kesselbezogene Kraftstoff wird in das Lösemittel dispergiert, ohne das es verändert wird, oder alternativ wird der fest kesselbezogene Kraftstoff in das Rückführ-Lösemittel dispergiert, indem es in feinen Pulver gestoßen wird. Darüber hinaus wird die Verflüssigung durchgeführt, indem kein Katalysator verwendet wird, oder ein Katalysator verwendet wird, welcher ähnlich dem Katalysator der teilweisen Hydrierung ist, und durch die folgenden Verfahren, wie zum Beispiel IG-Verfahren, EDS-Verfahren, Dow-Verfahren, Zinkchlorid-Katalysator-Verfahren, Bergbau-Forschung-Verfahren, Saarbergwerke-Verfahren, SRC-Verfahren, SRC-II-Verfahren, Mitsui-SRC-Verfahren, C-SRC-Verfahren, H-Kohle-Verfahren, Lösemittelextraktions-Verfahren, Superkritisches Gasextraktions-Verfahren, STC-Verfahren, Solvolyse-Verfahren, CS/R-Verfahren, IGT-SRT-Verfahren und NEDOL- Verfahren. Bezüglich der Bedingungen der teilweisen Verflüssigung ist die Temperatur in dem Bereich von 300 bis 500°C und der Druck ist in einem Bereich von 20 bis 200 atm.
Bei Durchführung unter niedrigem Druck werden hohe Mengen an Holzkohle und Schweröl erlangt. Jedoch können im Falle des beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung diese Holzkohle und dieser Teer im Kessel verwendet werden. Somit wird eine vollständige Verflüssigung nicht notwendigerweise durchgeführt.
Es wird eine Mikrowellen-Bestrahlung, wie sie bei dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung verwendet wird, im folgenden erläutert, indem beispielsweise der Fall beschrieben wird, bei welchem ein fester kesselbezogener Kraftstoff, wie zum Beispiel Kohle, verwendet wird.
Ein Mikrowellen-Bestrahlung ist ein Betrieb, bei welchem vorzugsweise der teilweise Abbau des Kraftstoffs im Beisein von Kohlenwasserstoff durchgeführt wird, und wobei dann ein Destillat durch Wasser oder dergleichen gekühlt wird, um somit das Destillat in einen Gas-Bestandteil, welcher nicht kondensiert, einen verflüssigten Bestandteil, welcher zum Kondensieren angepasst ist, und einen Flüssig-Bestandteil und einen Festbestandteil umzuwandeln, welche durch Dekantierung davon getrennt werden.
Ein Verfahren zur Mikrowellen-Bestrahlung kann entweder ein Verfahren sein, bei welchem Mikrowellen von außerhalb einem Reaktor ausgestrahlt werden, oder ein anderes Verfahren, bei welchem Mikrowellen in einen Reaktor ausgestrahlt werden. Ferner kann die Mikrowellen-Bestrahlung durch Betriebe gemäß des Ladungssystems, des Halbladungssystems und des kontinuierlichen Verfahrens erreicht werden.
Es ist vorteilhaft, dass die Mikrowellen-Bestrahlung im Beisein von Kohlenwasserstoff durchgeführt wird.
Beispiele an Kohlenwasserstoff enthalten einen gesättigten aliphatischen Verbund, ungesättigten aliphatischen Verbund, gesättigten alizyklischen Verbund, ungesättigten alizyklischen Verbund und aromatischen Kohlenwasserstoff, wobei jedes Molekül davon 1 bis 20 Kohlenatome enthält (die Kohlenanzahl beträgt nämlich 1 bis 20). Insbesondere ist ein Kohlenwasserstoffgas sehr vorteilhaft. Beispiele an Kohlenwasserstoffgas enthalten Methan, Ethan, Ethylen, Acetylen, Propan, Propylen, Methylacetylen, Butan, Buten, Butadien, Pentan, Hexan, Heptan, Benzol, Toloen, Xylen und Cyclohexan. Kohlenwasserstoff kann entweder durch Erwärmen von flüssigen Kohlenwasserstoff oder Beimengen eines Edelgases erzeugt werden.
Im Beisein von Kohlenwasserstoff wird der Kohlenwasserstoff durch Mikrowellen in einen Plasmazustand gebracht. Dies begünstigt eine Reaktion dessen mit Kohle. Daraus folgend können ein Gas-Bestandteil ein Flüssig-Bestandteil und ein Reststoff wirksam aus dem kesselbezogenen Kraftstoff, wie zum Beispiel Kohle, erzeugt werden.
Eine Mikrowellen-Bestrahlung kann sogar bei einer herkömmlichen oder (Raum)Temperatur und sogar bei Erwärmung durchgeführt werden. Eine Erwärmung kann einfach von außen auf den Reaktor durchgeführt werden. Jedoch wird vorzugsweise ein Kohlenwasserstoffgas, welches auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wurde, dem Ofen zugeführt, welcher dann durch dieses Gas erwärmt wird. Somit wird der flüchtige Bestandteil ausgebildet, wobei er durch das erwärmte Gas begleitet wird. Die Wärmetemperatur ist nicht niedriger als 50°C, vorzugsweise 100 bis 1.000°C und noch vorteilhafter nicht höher als 600°C.
Im Falle der Mikrowellen-Bestrahlung enthält der Öl-Bestandteil hauptsächlich leichtes Gasöl, Teer und Alkoholbestandteil. Wenn der Abbau im Beisein von Kohlenwasserstoff, wie zum Beispiel Wasserstoff und Methan durchgeführt wird, nimmt das Volumen an Kohlenwasserstoffgas und leichtem Gasöl zu.
Eine teilweise Verbrennungsvergasung, wie sie beim beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung verwendet wird, wird hier im folgenden erläutert, indem der Fall beschrieben wird, bei welchem beispielsweise der kesselbezogene Kraftstoff eine Mischung aus Schweröl und Kohle ist. Sogar in dem Falle, dass kein Katalysator in der Vorrichtung bereitgestellt ist, wird die teilweise Verbrennungsvergasung durchgeführt. Darüber hinaus kann im Beisein eines alkalischen Metallverbundkatalysators, wie zum Beispiel ein Kaliumcarbonat Katalysator, Ni-Katalysator, Ni-Dolomit-Katalysator und Ni-Magnesium-Katalysator, die teilweise Verbrennungsvergasung durchgeführt werden.
Im Falle, dass das Verhältnis der Kohle größer als das des Schweröls ist, wird ein Verfahren verwendet, welches einen Ofen, wie zum Beispiel einen festgelegten Bett-Ofen, einen Fluid (oder Fließbett) Ofen, einen Fließbett-Ofen, einen Schmelzschicht- oder Wasser (oder Schmelzbett) Ofen, einen Bewegtbett-Ofen, einen Fixbett- oder Fließbettkombinationsofen, einen Fließbett-Flußbett Kombinationsofen und einen Fließbett-Schmelzschichtkombinationsofen, und zwar als Verfahren zum Durchführen einer teilweise Verbrennungsvergasung verwendet.
Im Gegensatz dazu werden im Falle, dass das Verhältnis des Schweröls größer ist als das der Kohle, ein Verfahren, wie zum Beispiel ein ERE Flexi-Verkoken-Verfahren, OBE Schwerölvergasungs-Verfahren, Shell-Vergasungsverfahren, Texaco-Teiloxidations-Verfahren oder ein Kohle Mittelhitze-Verfahren, welches ein Koks Mittelhitze-Verfahren (KK-Verfahren) ersetzt, als das Verfahren zum Durchführen einer teilweisen Verbrennungsvergasung zitiert.
Im Falle des ERE Flexi-Verkoken-Verfahrens, wird die Mischung aus Kohle und Schweröl (hier im folgenden einfach als Rohmaterial bezeichnet) einem Reaktor zugeführt. Dann wird Schweröl thermisch auf der Heizkohle oder -Koks thermisch abgebaut, welche verflüssigt im Reaktor vorliegt, und wird dann in ein Destillat und ein Reststoff getrennt (nämlich die Kohle oder das Koks). Der Reststoff, welcher an der Heizkohle oder dem Koks anhaftet, wird an eine Heizkammer geschickt, in welcher der Reststoff durch den Koks und das von einem Vergaser zurückgeführte Gas auf 600 bis 650°C erwärmt wird. Danach wird der Reststoff an den Reaktor rezykliert. Ein Teil des Reststoffs, welcher an die Heizkammer geschickt wurde, wird an den Vergaser geschickt, in welchem der Teil des Reststoffs dann durch Luft und Dampf bei einer Temperatur von 925 bis 975°C vergast wird. Danach wird das resultierende Gas an die Heizkammer zurückgeführt. Ein Teil des Reststoffs, welcher in der Kammer plaziert ist, wird als Kessel-Kraftstoff entnommen, während der verbleibende Teil davon an den Reaktor rezykliert wird.
Im Falle des Fluid-Verkoken-Verfahrens, welches beim pneumatischen thermischen Abbau von Schweröl anstelle des ERE Flexi-Verkoken-Verfahrens verwendet wird, wird ein Reststoff, welcher auf einem Heizkoks anhaftet, an eine Verbrennungskammer geschickt, in welcher der Reststoff erwärmt wird, indem Luft zugeführt wird. Danach wird der Reststoff an den Reaktor rezykliert. Ein Teil des Reststoffs, welcher in der Verbrennungskammer plaziert ist, wird daraus als ein Kessel-Kraftstoff entnommen, während der verbleibende Teil davon an den Reaktor rezykliert wird.
Ein Abbau-Ofen vom Commbo Flexi-Verkoker-Typs kann für Schweröl verwendet werden, dessen Viskosität hoch ist.
Im Falle der Ube Schweröl Vergasungsverarbeitung wird das Rohmaterial einem Fließbettabbau-Ofen zugeführt, in welchem das Rohmaterial bei einer Temperatur von 500 bis 900°C unter Verwendung von Sauerstoff abgebaut wird. Dann wird dazu Dampf zusammen mit Sauerstoff zugeführt, um somit den Teildruck des Schweröls zu verringern. Somit wird der Abbau unterstützt, und somit stellt der Dampf sicher, dass die Ofentemperatur aufrechterhalten wird. Wenn ein Abbau bei einer Temperatur von 500 bis 600°C auftritt, nimmt der Ölgehalt zu. Wenn ein Abbau bei einer Temperatur von 800 bis 900°C auftritt, nimmt der Gas-Bestandteil zu. Ein Reststoff wird erlangt, indem bewirkt wird, dass die Holzkohle in Klebeöl-Reststoff dispergiert wird, und kann als Kessel-Kraftstoff verwendet werden.
Ein Fluidbett wird nur aus der Kohle gemacht, welche dem Ofen als Rohmaterial hinzugefügt wird. Ferner kann ein kugelförmiges hochschmelzendes Material nebeneinander bestehen.
Im Falle des Shell-Vergasungsverfahrens wird ein Rohmaterial einem Vergasungsofen zugeführt, nachdem es vorgewärmt wurde. Dann wird Luft- oder Sauerstoffgas in diesen Ofen geblasen. Somit wird das Rohmaterial bei einer Temperatur von ungefähr 1.500°C und einem Druck des atmosphärischen Druck bis hin zu 100 atm oxidiert, insbesondere bei einem Druck, welcher nicht höher als 20 atm im Falle der Verwendung von Luft, oder bei einem Druck, welcher nicht niedriger als 30 atm im Falle der Verwendung von Sauerstoffgas ist. Somit wird die teilweise Vergasung durchgeführt. Ein aus dem Vergasungsofen ausgestoßenes Gas wird durch Schweröl gewaschen, welches als das Rohmaterial verwendet wird, und wird ferner als ein Kraftstoff für eine Gasturbine verwendet, nachdem feine Partikel aus Kohlenstoff und Asche davon entfernt wurden. Eine Schweröl-Suspension, welche die feinen Partikeln aus Kohlenstoff und Asche enthält, wird als Rohmaterial für den Vergasungsofen verwendet, indem zerstäubte Kohle dazu gefügt wird, nachdem Feuchtigkeit davon entfernt wurde. Ein aus dem Vergasungsofen ausgestoßenes Gas wird unter Verwendung von Naphtha und dergleichen gewaschen, welches von einem Destillat durch Destillation und dergleichen getrennt wurde, und somit dazu angepaßt ist, dass Feuchtigkeit einfach davon getrennt werden kann. Im Falle des Luftoxidations-Verfahrens wird, obwohl Stickstoff, welches 60% oder ähnlich beträgt, in dem Material gemischt wird, ein Gas erlangt, welches einen Druck von 20 atm hat und eine Wärmemenge von 1.000 kcal/Nm³ hat, welches so wie es ist in der Gasturbine verwendet wird.
Im Falle des Texaco-Teiloxidations-Verfahrens wird ein Rohmaterial mit Wasserdampf gemischt und bei ungefähr 380°C vorgewärmt, und wird ferner einem Reaktor zusammen mit Luft oder Sauerstoff zugeführt. Dann tritt im Reaktor eine Reaktion bei einer Temperatur von 1.200 bis 1.500°C und bei einem Druck von 20 bis 150 atm auf. Ein aus dem Reaktor ausgestoßenes Gas wird schnell durch Wasser gekühlt. Gleichzeitig tritt eine Wechselreaktion des ausgestoßenen Gases hin zu Wasserstoff und Kohlendioxid auf. Ferner wird das erlangte Gas in einer Gasturbine verwendet. Ein in Wasser aufgelöster Kohlenstoff wird extrahiert, indem der Öl-Bestandteil oder das Heizöl verwendet wird, und mit dem Rohmaterial gemischt wird.
In dem Falle des Kohle-Mittelwärme-Verfahrens wird ein Rohmaterial einer Reaktorspalte zugeführt und Wasserdampf wird vom Bodenabschnitt der Reaktorspalte zugeführt. Ferner wird ein nicht abgebauter Reststoff, welcher Kohle oder Koks (im folgenden einfach als nicht abgebauter Reststoff bezeichnet) enthält, welcher in einem Nacherwärmer erwärmt wird, an den Reaktor rezykliert, in welchem das Rohmaterial hauptsächlich thermisch abgebaut. Ein durch den thermischen Abbau erzeugtes Destillat wird aus dem oberen Abschnitt des Reaktors ausgestoßen, und wird als ein Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Ein Teil des nicht abgebauten Reststoffs wird von einem oberen Abschnitt des Reaktors an einen unteren Abschnitt des Nacherwärmers zugeführt. Der verbleibende Teil des nicht abgebauten Reststoffs wird als Reststoff, nämlich als Kessel-Kraftstoff verwendet. Dampf wird von Bodenabschnitt des Nacherwärmers zugeführt. Darüber hinaus wird Luft oder Sauerstoff in den Nacherwärmer geblasen, und zwar von einem Mittelabschnitt davon, und der nicht abgebaute Reststoff wird verbrannt und wird somit erwärmt. Ein Teil des erwärmten nicht abgebauten Reststoffs wird von einem oberen Abschnitt des Nacherwärmers an einen unteren Abschnitt des Nacherwärmers rezykliert. Darüber hinaus wird ein Verbrennungsgas vom oberen des Nacherwärmers ausgestoßen. Im Falle dieses Verfahrens wird zusätzlich zur teilweisen Oxidation eine Vergasung aufgrund von einer Wasser-Gas Vergasung durch einen Betrieb eines Blasens von Dampf in den Nacherwärmer bewirkt.
Insbesondere im Falle, dass das Verhältnis der Kohle hoch ist, werden beispielsweise Verfahren als Verfahren zum Durchführen der teilweisen Verbrennungsvergasung zitiert, welche jeweils einen festgelegten Bett-Ofen, einen Fluid (oder Fließbett) Ofen, einen Fließbett-Ofen, einen Schmelzschicht- oder Wasser (oder Schmelzbett) Ofen, einen Bewegtbett-Ofen, einen Fixbett- oder Fließbettkombinationsofen, einen Fließbett-Flußbett Kombinationsofen und einen Fließbett-Schmelzschichtkombinationsofen verwenden.
Insbesondere bei den zuvor genannten Verfahren, welche im Falle verwendet werden, dass das Verhältnis der Kohle hoch ist, hängt das Gewichtsverhältnis unter Kohle, Sauerstoff (im Falle das Luft verwendet wird, der in der Luft enthaltene Sauerstoff) und Wasser, welches einer Mischung aus Kohle und Heizöl zugefügt wird, von den Verfahren zum Durchführen der teilweisen Verbrennungsvergasung ab. Ferner angenommen, dass das Gewicht der Mischung aus der Kohle und dem Heizöl gleich 1 ist, beträgt das Gewichtsverhältnis des hinzugefügten Sauerstoffs zu der Mischung aus Kohle und Heizöl nicht mehr als 1,0 : 1, und das Gewichtsverhältnis des hinzugefügten Wassers zu der Mischung aus Kohle und Heizöl beträgt nicht mehr als 3 : 1. Vorzugsweise ist das Gewichtsverhältnis aus Sauerstoff zur Mischung aus Kohle und Heizöl gleich 0,1 bis 0,5. Darüber hinaus beträgt das Gewichtsverhältnis aus Wasser zur Mischung aus Kohle und Heizöl 0,5 bis 2,0. Die Verarbeitungstemperatur ist die Temperatur des Ofens und bewegt sich in einem Bereich von ungefähr 300 bis 1.600°C. Der Druck bewegt sich in einem Bereich von atmosphärischen Druck bis hin zu 100 atm. Daher kann ein Destillat erlangt werden, indem ein Druck angelegt wird, welcher im Bereich zwischen dem atmosphärischen Druck und 100 atm ist.
Eine Wasserdampfquelle hängt von der Art des zuvor genannten Ofens zur teilweisen Verbrennungsvergasung ab und verwendet Wasser, Abwasser, Niedrigdruckdampf und Hochdruckdampf. Wasser kann mit Kohle gemischt werden und kann dem Ofen zur teilweisen Verbrennungsvergasung als Kohle/Wasser-Fluid zugeführt werden. Genauso kann Wasser dem Ofen zur teilweisen Verbrennungsvergasung als Schweröl/Wasser-Fluid oder als Mischung aus Kohle und Schweröl/Wasser-Fluid zugeführt werden.
Da das Gewichtsverhältnis aus Wasserdampf, welcher hinzuzufügen ist, näher an 3 kommt, läuft eine Kohlenmonoxid zu Wasserstoff Verschiebungsreaktion ab. Somit nimmt das Gewichtsverhältnis aus Wasserstoff, welcher im Destillat enthalten ist, zu. Wenn das Gewichtsverhältnis von Sauerstoff und Wasserstoff kleiner wird, wird die Vergasung ähnlich dem thermischen Abbau. Somit nimmt der Gasgehalt ab, während der Flüssigkeitsgehalt zunimmt.
Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoff, ein Teil des erzeugten Gas-Bestandteils, ein Öl-Bestandteil oder Alkohol können der Luft, dem Sauerstoff und dem Wasserdampf hinzugefügt werden.
Vorzugsweise ist die Vergasungstemperatur nicht höher als 1.000°C und weiter vorteilhaft ist die Vergasungstemperatur nicht höher als 600°C.
Bei der beschriebenen Vorrichtung werden im Falle, dass ein Destillat sich einmal in ein Gas oder in eine Mischung aus einem Gas und eine Flüssigkeit geändert hat, kaum Festbestandteile darin gemischt. Wenn jedoch notwendig, können die festen Bestandteile, welche darin gemischt sind, durch einen Zyklon, einen Filter oder ein Sieb entfernt werden.
Eine teilweise Verarbeitungstemperatur ist vorzugsweise nicht höher als 1.000°C und weiter vorteilhaft nicht höher als 600°C und am meisten bevorzugt nicht höher als 500°C. Somit werden Na-Salz, K-Salz und V-Verbund kaum in Destillat gemischt. Ein Gasturbinen-Kraftstoff, welcher eine bevorzugte Menge hat, kann so wie er ist erlangt werden, oder durch einen einfachen Trennungsbetrieb, wie zum Beispiel Destillation.
Obwohl ein Destillat (D) als ein Gasturbinen-Kraftstoff (A) verwendet werden kann, so wie es ist, können ein nicht kondensierbarer Gas-Bestandteil (V) und ein kondensierbarer Flüssigkeits-Bestandteil, welche durch Kühlen des Destillats erlangt werden, als ein Gasturbinen-Kraftstoff (A) verwendet werden.
Manchmal enthält ein Destillat (D) einen stickstoffhaltigen Verbund, wie zum Beispiel Ammoniak, Sulfide, wie zum Beispiel Wasserstoffsulfid, Kohlenwasserstoff mit hohem molekularen Gewicht und Teer, und zwar zusätzlich zum Gas-Bestandteil (V).
Der Gas-Bestandteil (V) kann durch Waschen mit einem flüssigen Bestandteil (wie später beschrieben), einem Öl-Bestandteil und einem weiteren Waschmittel raffiniert werden. Ferner kann Wasserstoffsulfid durch eine Entschwefelungsausrüstung entfernt werden, nachdem es entstaubt wurde.
Ferner kann ein Destillat oder ein Gas, welches in einem Zustand bei hoher Temperatur und hohem Druck ist, einer Gasturbinen-Verbrennungskammer zugeführt werden, indem ein Zyklon und ein Filter verwendet werden.
Ein flüssiger Bestandteil enthält einen Flüssigkeits- und Öl-Bestandteil (O). Ferner wird, wenn notwendig, nur der Öl-Bestandteil (O) als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet, indem Feuchtigkeit vom Flüssigkeits-Bestandteil getrennt wird. Anorganisches Material, wie zum Beispiel Salz, wird in Feuchtigkeit kondensiert. Somit ist, wenn eine Gasturbine verwendet wird, vorteilhaft nur den Öl-Bestandteil (O) zu verwenden. Die getrennte Feuchtigkeit enthält Alkohol, Carbonsäure und Teersäure, und ist daher im Kessel-Kraftstoff (B) gemischt. Ferner können der Flüssigkeits-Bestandteil, die Feuchtigkeit oder der Öl-Bestandteil verwendet werden, indem feste Materialien daraus mittels eines Siebs oder eines Filters entfernt werden.
Der Öl-Bestandteil (O) ist hauptsächlich Naphtha, Kerosin, Leichtöl oder Teer, und wird durch den Teilabbau des kesselbezogenen Kraftstoff (F) erlangt und/oder wird als Ergebnis eines Verschneidens flüchtiger Bestandteile, die so wie sie sind im Kraftstoff (F) enthalten sind, erlangt.
Der Öl-Bestandteil (O) kann verwendet werden, nachdem er raffiniert und durch Destillation oder dergleichen getrennt wurde. Salzbestandteile, wie zum Beispiel Natrium, Kalium und Calcium Bestandteile, und anorganische Bestandteile, wie zum Beispiel Blei und Vanadium werden zu einem Destillations-Reststoff kondensiert. Somit wird nach Destillation und Raffination ein vorteilhafter Gasturbinen-Kraftstoff (G) erlangt. In diesem Fall kann der Reststoff (R') in den Kessel-Kraftstoff (B) gemischt werden.
Die Vorrichtung kann so angepaßt werden, dass eine Mischung aus einem Gas-Bestandteil und einem Öl-Bestandteil in einer einzelnen Gasturbine verbrannt wird. Alternativ kann die Vorrichtung so angepaßt werden, dass eine Gasturbine zum Verbrennen von Gas und eine Gasturbine zum Verbrennen von Öl einzeln darin bereitgestellt sind um einen Gas-Bestandteil und Öl-Bestandteil jeweils zu verbrennen. Insbesondere im letzten Fall ist es vorteilhaft, dass eine oder mehrere Gasturbinen zum Verbrennen von Gas und eine oder mehrere Gasturbinen zum Verbrennen von Öl entsprechend eines Kessels in der Vorrichtung bereitgestellt sind.
Ein Druck eines Abgases an einem Auslass der Gasturbine kann der atmosphärische Druck sein. Alternativ kann das Abgas am Auslass der Gasturbine verdichtet werden. Ein Einstellen des Drucks des Abgases auf atmosphärischen Druck ermöglicht die wirksame Verwendung von Energie eines Verbrennungsgases bei hoher Temperatur und hohem Druck. Wenn das Abgas der Gasturbine an den Kessel angelegt wird und das Abgas wiederverbrannt wird, können die Restwärme, der Druck und der Sauerstoff durch Verwenden eines herkömmlichen Kessels verwendet werden, welcher bei atmosphärischem Druck arbeitet.
Inhalte an Unreinheiten, welche im Gasturbinen-Kraftstoff (G) enthalten sind, sind beispielsweise wie folgt: ein Natriumgehalt und ein Kaliumgehalt, wobei eine Summe derer vorzugsweise nicht höher als 0,5 ppm pro Gewicht ist; ein Vanadiumgehalt, welcher vorzugsweise nicht höher als 0,5 ppm pro Gewicht ist; ein Calciumgehalt, welcher vorzugsweise nicht höher als 0,5 ppm pro Gewicht ist, weil ein Calciumgehalt zu einer härtesten Ablagerung oder Schlamm führt; und ein Bleigehalt, welcher vorzugsweise nicht höher als 0,5 ppm pro Gewicht ist, weil Blei Korrosion verursacht und die Wirksamkeiten von Magnesium-Zusätzen zum Verhindern eines Auftretens von Korrosion reduziert.
Daraus folgend kann ein solcher vorteilhafter Gasturbinen-Kraftstoff durch die teilweise Verarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs erlangt werden.
Im Falle der teilweisen Verbrennungsvergasung einer Mischung aus Kohle und schwerem Kraftstoff, variiert ein Reststoff bezüglich der Kohle und des Heizöls, des Mischungsverhältnisses derer, des Grades der teilweisen Verbrennungsvergasung der Mischung und von Verarbeitungsbedingungen. Ferner wird in einigen Fällen ein Reststoff in einen Zustand erlangt, in welchem Holzkohle oder Koks in einem klebrigen Öl-Reststoff verteilt wird. Darüber hinaus wird manchmal ein Reststoff der Mischung als vollständig verkokst erlangt. Jedoch wird einer dieser Zustände des Reststoffs von der Mischung gemäß dem Kesseltyp ausgewählt.
Der Reststoff von der Kohle ist Holzkohle, und zwar im Falle, dass die Verkohlung bei niedriger Temperatur durchgeführt wird, und ist Koks im Falle, dass die Verkohlung bei hoher Temperatur durchgeführt wird, und ist eine Substanz, welche die Form der Kohle aufrecht erhält, und zwar im Falle, dass die thermische Abbau-Verkohlung durchgeführt wird, weil kein Zusammenbacken auftritt. Bei der Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung wird ein solcher Reststoff als ein thermischer Abbau-Verkohlung-Reststoff bezeichnet.
Obwohl hauptsächlich in Abhängigkeit von der Kohleart, ist die Ausbeute an Kohle im Falle, dass die Verkohlung bei niedriger Temperatur durchgeführt wird, höher als die von Koks im Falle, dass die Verkohlung bei hoher Temperatur durchgeführt wird. Die Ausbeute eines Reststoffs im Falle, dass die thermische Abbau-Verkohlung durchgeführt wird, ist ferner höher als die von Holzkohle und erreicht manchmal 800 kg/t Kohle oder so.
Im Falle, dass die Mikrowellen-Bestrahlung durchgeführt wird, ist ein Reststoff gleich ein Abbau-Verkohlung-Reststoff oder Holzkohle, und hat eine hohe Heizenergie von 5.000 bis 6.500 kcal/kg.
Im Falle, dass die teilweise Wasser-Gas Vergasung und die teilweise Verbrennungsvergasung durchgeführt wird, werden Reststoffe in der Form von Pulver oder von einem Klumpen als Ergebnis der Verweichung und Schmelzung, oder als Koks oder Holzkohle, und zwar in Abhängigkeit von Kohlearten, des Grades der teilweisen Wasser-Gas Vergasung der Mischung und von Verarbeitungsbedingungen erlangt. In Reststoffen werden ein Asche-Bestandteil, unterschiedliche Arten an Salz-Bestandteilen oder Turbinenschaufel-Korrosions-Bestandteile, wie zum Beispiel Vanadium kondensiert.
Im Falle der teilweisen Verarbeitung von Heizöl sind Reststoffe gleich Öl mit hoher Viskosität, getrocknete Bestandteile oder Koks.
Im Falle der teilweisen Verarbeitung einer Mischung aus Heizöl und Kohle-Heizöl sind Reststoffe eine Mischung aus den zuvor genannten Reststoffen, und zwar im Falle der Verarbeitung der Kohle und des Heizöls.
Im Falle der Teilverarbeitung von Plastikabfall, sind Reststoffe gleich Abbau-Reststoffe und Öl bei hoher Viskosität.
Im Falle des beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung kann der Kessel zum Verbrennen von Reststoffen sowohl die Verbrennung von Reststoffen bei atmosphärischem Druck als auch die Verbrennung in einer verdichteten Bedingung erreichen. Daher werden das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung einfach und ökonomisch implementiert, indem eine Energiegewinnungs-Einrichtung verwendet wird, welche einen herkömmlichen Kessel verwendet, welcher sowohl eine Wärmestrahlungs-Übertragungsoberfläche als auch eine Wärmekonvektions-Übertragungsoberfläche hat, ohne dass eine Einrichtung übermäßig modifiziert wird.
Im Falle der Vorrichtung ist die Oberflächentemperatur von einer Röhre des Kessels gering, nämlich bei ungefähr 600°C. Somit kann, sogar wenn Salz, welches von alkalischen Metall oder alkalischem Erdmetall hergeleitet wird, oder ein Vanadium (V) Bestandteil darin enthalten sind, der Kessel verwendet werden. Ferner liegt ein charakteristischer Aspekt darin, dass ein Reststoff, in welchem diese Unreinheiten kondensiert sind, verbrannt werden kann.
Das Verhältnis zwischen der Wärmemenge, welche in einer Gasturbine verbraucht wird, und welcher in einer Dampfturbine verbraucht wird, beträgt (20–600 : (80–40%) während des Totalbetriebes der Turbinen. Das bevorzugte Verhältnis beträgt (30–45%) : (70–45%), und das am weitesten bevorzugte Verhältnis beträgt (35–50%) : (65–50%).
Daher sollte das Verhältnis zwischen der Wärmemenge, welche vom Gasturbinen-Kraftstoff (A) bereitgestellt wird, und welche vom Kessel-Kraftstoff (B) bereitgestellt wird, innerhalb des zuvor genannten Verhältnisbereichs liegen.
Im Falle, bei welchem elektrische Energie erzeugt wird, in dem nur ein Destillat (D) und ein Reststoff (R) verwendet werden, welche durch die Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs (F) erlangt werden, wird das Verhältnis zwischen der Wärmemenge des Destillats (oder der Öl-Bestandteil oder der raffinierte Öl-Bestandteil) und der des Reststoffs auf einen Wert innerhalb des zuvor genannten Verhältnisbereichs eingestellt. Ferner wird im Fall, bei welchem elektrische Energie erzeugt wird, indem die Kombination aus dem gasturbinenbezogenen Kraftstoff (G'), des kesselbezogenen Kraftstoffs (F'), und eines Destillats (D) und eines Reststoffs (R), welche durch die Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs (F') erlangt werden, das Verhältnis der Wärmemenge des Gasturbinen-Kraftstoffs (A) zum Kessel-Kraftstoff (B), welche nach einer solchen Kombination erlangt werden, auf einen Wert innerhalb des zuvor genannten Verhältnisbereichs eingestellt.
Im Falle, dass das Verhältnis der Wärmemenge des Gasturbinen-Kraftstoffs zu der des Kessel-Kraftstoffs im Vergleich mit den Verhältniswerten des zuvor genannten Bereiches zu gering ist, wird der Wirkungsgrad der Energiegewinnung nicht zu sehr vergrößert. Ferner ist es notwendig, dass das Behältnis der Wärmemenge des Gasturbinen-Kraftstoffs dazu den zuvor genannten Bereich übersteigt, um eine vollständige Vergasung oder sichere Verarbeitung zu erreichen. Somit werden das beschriebenen Verfahren und die Vorrichtung unwirtschaftlich in Hinblick auf die Kosten zur Einrichtung und Verarbeitung.
Darüber hinaus wird, bezüglich des Verhältnisses der Wärmemenge des Gasturbinen-Kraftstoffs zu der des Kessel-Kraftstoffs, das Verbrennungs-Abgas von der Gasturbine dem Kessel zugeführt, in welchem der Reststoff verbrannt werden kann. Somit können der Wärmewert und der restliche Sauerstoff im Verbrennungs-Abgas der Gasturbine wirksam verwendet werden. Daraus folgend kann der thermische Wirkungsgrad verbessert werden, indem die Abgas Wiederverbrennungs-Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt wird.
Zusätzlich kann eine Summe aus Na-Gehalt und K-Gehalt im Kraftstoff für eine Gasturbine (G) oder in der Gasturbine (A), welche durch Mischen des Kraftstoffs für eine Gasturbine (G) erlangt wird, welcher vom Destillat hergeleitet wird, mit dem gasturbinenbezogenen Kraftstoff (G') gleich oder kleiner als 0,5 ppm gemacht werden, und darüber hinaus wird ein V-Gehalt im Kraftstoff (G) gleich oder kleiner als 0,5 ppm gemacht. Daraus folgend kann ein Gasturbinen-Kraftstoff einfach erlangt werden, durch welchen die Turbinenschaufeln einer Korrosion widerstehen, sogar wenn er für eine lange Zeitperiode verwendet wird.
Darüber hinaus kann ein geeigneter Kraftstoff verwendet werden, indem er gemäß den Umständen aus einem Kraftstoff, welcher geringen Einfluss auf die Umwelt hat, einen kostengünstigen Kraftstoff oder einen Überschußkraftstoff, und so weiter ausgewählt wird, während das Verhältnis der Wärmemenge des gasturbinenbezogenen Kraftstoffs zum Kessel-Kraftstoff auf einen Wert des zuvor genannten Verhältnisses eingestellt wird.
Daher wird im Falle, dass die Energiegewinnung durch das beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung durchgeführt wird, die Energiegewinnung durchgeführt, indem Überschuss-Kerosin in Jahreszeiten verwendet wird, in welchen eine Heim-Wärmung unnötig ist, indem ein Nebenprodukt-Gas als ein gasturbinenbezogener Kraftstoff im Falle verwendet wird, dass Methangas als ein Nebenprodukt erzeugt wird, oder indem der kesselbezogene Kraftstoff, wie zum Beispiel Plastikabfall verwendet wird, oder indem ein Gasturbinen-Kraftstoff und ein Kessel-Kraftstoff durch die Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs erzeugt wird, wenn die Verarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs unnötig ist. Daraus folgend kann die Energiegewinnung optimal gemäß den Ressourcenmengen und den Kosten und der Einrichtung der Energiegewinnungsvorrichtung durchgeführt werden.
Die zuvor genannte Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs wird hier im folgenden theoretisch kurz beschrieben, indem die Beschreibung vom komplexen Wärmeverlust ausgelassen wird.
Beispielsweise wird die Teilverarbeitung eines kesselbezogenen Kraftstoffs, welcher eine Wärmemenge von 100 Mcal(Megakalorien) hat, durchgeführt, so dass der kesselbezogene Kraftstoff in ein Destillat, welches einen Wärmewert von 45 Mcal und in einen Reststoff, welcher einen Wärmewert von 55 Mcal getrennt wird. Ferner wird ein Drittel (1/3) des Wärmewertes des Destillats (15 Mcal) in elektrische Energie umgewandelt, und der Rest des Destillats, welcher dem verbleibenden Wärmewert des Destillats (30 Mcal) entspricht, wird ein Gasturbinen-Verbrennungsabgas. Die Temperatur dieses Verbrennungs-Abgases beträgt 450 bis 700°C. Dieses Verbrennungs-Abgas enthält Sauerstoff, welcher 10 bis 15% pro Volumen beträgt. Wenn dieses Verbrennungs-Abgas (dessen Wärmewert 30 Mcal beträgt) dem Kessel zugeführt wird, und der Reststoff (dessen Wärmewert 55 Mcal beträgt) verbrannt wird, wird ein Teil des Reststoffs, dessen Wärmewert 90% (nämlich 76,5 Mcal) vom gesamten Reststoff beträgt, in Dampf umgewandelt. Ferner geht der verbleibende des Reststoffs, dessen Wärmewert 10% (nämlich 8,5 Mcal) des gesamten Reststoffs beträgt, als Kessel-Abgas verloren. Wenn die Energiegewinnung mittels einer Dampfturbine durchgeführt wird, indem der erzeugte Dampf verwendet wird (welcher einen Heizwert von 76,5 Mcal hat), wird eine Wärmemenge von 35,2 Mcal in elektrische Energie bei einem thermischen Wirkungsgrad von 46% umgewandelt. Es wird nämlich nur 50,2 Mcal des gesamten Wärmewerts des kesselbezogenen Kraftstoffs (100 Mcal) in elektrische Energie umgewandelt.
Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, bei welchem elektrische Energie gewonnen wird, indem einfach der kesselbezogene Kraftstoff wie im Falle einer herkömmlichen Vorrichtung an den Kessel zugeführt wird, 90% (90 Mcal) des Heizwerts des Kraftstoffs in Dampf umgewandelt, indem der kesselbezogene Kraftstoff verbrannt wird, welcher einen Heizwert von 100 Mcal hat. Wenn elektrische Energie durch eine Dampfturbine gewonnen wird, wird eine Wärmemenge von 43 Mcal in elektrische Energie bei einer thermischen Wirksamkeit von 48% umgewandelt. Es wird nämlich nur 41,4 Mcal der Wärmemenge (100 Mcal) der gesamten Kohle in elektrische Energie umgewandelt.
Auf die beschriebene Weise wird nämlich der kesselbezogene Kraftstoff in das Destillat und den Reststoff getrennt, indem die Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs durchgeführt wird. Somit werden ein Gasturbinen-Kraftstoff und ein Kessel-Kraftstoff, welche geeignete Qualität haben, auf eine solche Weise erlangt, so dass das Verhältnis der Wärmemenge des Gasturbinen-Kraftstoffs zum Kessel-Kraftstoff dem zuvor genannten Wärmemengenverhältnis entspricht. Darüber hinaus kann ein Kraftstoff erzeugt werden, und eine Kombikraftwerk-Energiegewinnung kann einfach und ökonomisch durchgeführt werden.
Die zuvor genannte Beziehung zwischen der beschriebenen vorliegenden Vorrichtung und der herkömmlichen Vorrichtung wird im folgenden auf eine praktischere Weise beschrieben, indem der typische kesselbezogene Kraftstoff verwendet wird, welcher ein eher typischer Kraftstoff ist.
In dem Fall, dass zunächst Dampf erzeugt wird, indem einfach Kohle verbrannt wird (HHV Basis 6.200 kcal/kg), welche 30% pro Gewicht flüchtige Bestandteile enthält, und zwar durch den Kessel, und dass 1.000 MW an elektrische Energie durch eine Dampfturbine erzeugt wird, werden 8.536 t Kohle pro Tag benötigt. Darüber hinaus beträgt der nettothermische Wirkungsgrad 39% (HHV Basis).
Im Gegensatz dazu werden im Falle der elektrischen Energiegewinnung durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung 7.398 t/Tag derselben Kohle bei 450°C verkohlt. Somit werden 2005 t/Tag eines Gasturbinen-Kraftstoffs entsprechend den flüchtigen Bestandteilen, welche in der Kohle enthalten sind, erlangt. Ferner können 239 MW an Energie durch die Gasturbinen-Energiegewinnung gewonnen werden, indem dieser Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird. Das Verbrennungs-Abgas, welches aus der Gasturbine hergeleitet wird, enthält 13% pro Volumen an Sauerstoff bei einer Temperatur von 580°C. Daher wird das Verbrennungs-Abgas von der Gasturbine dem Kessel zugeführt, und dieser Reststoff kann verbrannt werden. Ferner können 731 MX an elektrischer Energie mittels einer Dampfturbine erlangt werden. Es können nämlich 1.000 MW an Energie gewonnen werden, indem 7.398 t/Tag derselben Kohle verwendet werden. Ferner kann der nettothermische Wirkungsgrad auf 45% erhöht werden.
Insbesondere wurde herausgefunden, dass Kohle, wie zum Beispiel Braunkohle vom niedrigen Grad, welche reich an flüchtigen Bestandteilen ist, und einen Heizwert des Destillats zum Heizwert der gesamten Kohle im Bereich von 20 bis 60% hat, mehr vorteilhaft nicht weniger als 30%, und am meisten vorteilhaft bei 35 bis 50%, wirksam verwendet werden kann. Ferner ist es, verglichen mit der vollständigen Vergasung der Kohle, einfach, die flüchtigen Bestandteile als Destillat zu extrahieren. Darüber hinaus wird das Rohmaterial nicht oxidiert. Somit kann ein Kraftstoff mit wenigen Unreinheiten, wie zum Beispiel Na, K oder V erlangt werden, indem der anfängliche Heizwert aufrechterhalten wird, und indem die Verarbeitung bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt wird.
Ferner werden im Falle, dass 1.000 MW an Energie erzeugt werden, indem einfach Schweröl (HHV Basis 9.800 kcal/kg) mittels des Kessels verbrannt wird, um Dampf zu erzeugen, und elektrische Energie mittels einer Dampfturbine gewonnen wird, 5.265 t/Tag an Schweröl benötigt. Dabei bemerkt beträgt der Netto-Gewinn Wirkungsgrad 40% (HHV Basis).
Im Gegensatz dazu, wird im Falle, dass die Energiegewinnung auf die beschriebene Weise durchgeführt wird, der thermische Abbau von 4.481 t/Tag desselben Schweröls durch das Visbreaking-Verfahren bei einer Temperatur von 480°C bewirkt. Ferner werden 1.824 t/Tag eines Gasturbinen-Kraftstoffs durch ein vereinfachtes Topping erlangt. Dann können 312 MW an Energie durch eine Gasturbinen-Energiegewinnung gewonnen werden, welche diesen Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Verbrennungs-Abgas, welches von der Gasturbine hergeleitet wird, enthält 13% pro Volumen an Sauerstoff bei 580°C. Somit kann ein Reststoff verbrannt werden, indem das Verbrennungs-Abgas, welches von der Gasturbine hergeleitet wird, an einen Kessel zugeführt wird. Ferner können 688 MW an Energie durch eine Dampfturbine gewonnen werden. Es können nämlich 1.000 MW an Energie gewonnen werden, indem 4.481 t/Tag desselben Schweröls verwendet werden. Darüber hinaus kann der Netto-Gewinn Wirkungsgrad auf 47% erhöht werden.
Insbesondere können unterschiedliche Arten an Rohmaterialien als Schweröl verwendet werden. Darüber hinaus ist es, verglichen mit der vollständigen Vergasung des Schweröls, einfach, einen Bestandteil, welcher durch den thermischen Abbau einfach getrennt wird, als Destillat zu erlangen. Darüber hinaus wird das Rohmaterial nicht oxidiert. Somit kann ein Kraftstoff erlangt werden, welcher eine geringe Unreinheit, wie zum Beispiel Na, K oder V hat, erlangt werden, indem der anfängliche Heizwert aufrecht erhalten wird, und indem die Verarbeitung bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt wird.
Dies gilt für den Fall, dass eine Mischung aus Kohle und einem weiteren kesselbezogenen Kraftstoff oder eine Mischung aus Heizöl und einem weiteren kesselbezogenen Kraftstoff oder insbesondere eine Mischung aus Kohle und Heizöl, und zwar zusätzlich zu dem bereits erwähnten Fall, bei welchem das Heizöl einzeln verwendet wird, und gilt ebenfalls für den Fall, bei welchem eine herkömmliche Kraftstoffrate verändert wird, indem beispielsweise das Verhältnis des Destillats zum Zeitpunkt eines Auftretens von Überschuss-Kerosin verringert wird, und indem Kerosin als ein zusätzlicher Kraftstoff eines gasturbinenbezogenen Kraftstoffs verwendet wird, oder indem herkömmlicherweise das Verhältnis des Reststoffs verringert wird.
Ferner wird die Vorrichtung in Nebeneinanderstellung zu einer Einrichtung, wie zum Beispiel eine Ölreinigungs-Anlage, eine Stahlerzeugungs-Anlage oder eine Chemieanlage gesetzt, in welcher gasturbinenbezogener Kraftstoff und ein kesselbezogener Kraftstoff an einer selben Stelle erlangt werden. Ferner kann die Vorrichtung die oben erwähnte Kombikraftwerk-Energiegewinnung, vorzugsweise eine Abgas-Wiederverbrennungs-Kombikraftwerk-Energiegewinnung unter Verwendung des gasturbinenbezogenen Kraftstoffs und des kesselbezogenen Kraftstoffs durchführen, welche von jeder der Anlagen zugeführt werden.
Eine Ölreinigungs-Anlage empfängt Rohöl oder weitere unterschiedliche Rohmaterialien und Kraftstoffe, und kann gasturbinenbezogene Kraftstoffe, wie zum Beispiel Wasserstoff, LPG, Petrochemie Naphtha, Flugbenzin, Autobenzin, Jet-Kraftstoff, Kerosin und Dieselleichtöl zuführen, und kann ebenfalls kesselbezogene Kraftstoffe, wie zum Beispiel ein Heizöl A, Heizöl B, Heizöl C, Restöl unter reduziertem Druck, Asphalt, Petrokoks und Pech zuführen.
Daraus folgend kann die Energiegewinnungsvorrichtung eine Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchführen, vorzugsweise eine Abgas-Wiederverbrennungs Kombikraftwerk-Energiegewinnung, ohne mit einer Teilverarbeitungseinheit bereitgestellt zu werden, indem der gasturbinenbezogene Kraftstoff und der kesselbezogene Kraftstoff verwendet werden, welche derart bereitgestellt werden, dass das Verhältnis zwischen den Heizwerten dieser Kraftstoffe auf das zuvor genannte Verhältnis dazwischen eingestellt wird.
Genauso wird bei der Stahlerzeugungs-Anlage ein Hochofen-Gas, welches Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, oder ein Koksofen-Gas, welches zum Zeitpunkt der Herstellung von Koks erzeugt wird und reich an Wasserstoff ist, Methan und Kohlenmonoxid erlangt. Ferner wird ein solches Hochofen-Gas oder Koksofen-Gas als der gasturbinenbezogene Kraftstoff verwendet. Darüber hinaus wird ein kohlehaltiger Reststoff, welcher von der Stahlerzeugungs-Anlage erlangt wird, Koks, welches zur Stahlerzeugung verwendet wird, Kohle, welche das Rohmaterial des Koks ist, Naturgas zum Heizen des Eisenerzes, Schweröl oder pulverisierte Kohle als kesselbezogener Kraftstoff verwendet. Ferner werden der gasturbinenbezogene Kraftstoff und der kesselbezogene Kraftstoff derart verwendet, dass das Verhältnis zwischen den Heizwerten dieser Kraftstoffe auf das zuvor genannte Verhältnis dazwischen eingestellt wird. Daraus folgend kann die Vorrichtung eine Kombikraftwerk-Energiegewinnung, vorzugsweise eine Abgas-Wiederverbrennungs-Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchführen, ohne dass sie mit einer Teilverarbeitungseinheit bereitgestellt wird.
Ähnlich empfängt ferner eine Chemieanlage mindestens eines aus Rohmaterial aus Kraftstoff, wie zum Beispiel LNG, Butan, Naphtha, Heizöl oder Kohle, und bewirkt synthetische Reaktionen oder dergleichen. Danach werden entflammbare Gase, wie zum Beispiel Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Ethan Ethylen, Propan, Propylen und ein Rauchgas und/oder Flüssigprodukte, deren Siedepunkt bei atmosphärischem Druck nicht höher als 500°C ist, von der Anlage als gasturbinenbezogener Kraftstoff zugeführt. Andererseits können Teer und Fehlerstücke, welche von der Anlage ausgestoßen werden, oder Schweröl und Kohle, welche als Rohmaterial und Kraftstoff von Chemieanlagen werden, als kesselbezogener Kraftstoff verwendet werden. Daraus folgend kann die Energiegewinnungsvorrichtung eine Kombikraftwerk-Energiegewinnung, insbesondere eine Abgas-Wiederverbrennungs-Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchführen, ohne dass sie mit einer Teilverarbeitungseinheit bereitgestellt wird, indem der gasturbinenbezogene Kraftstoff und der kesselbezogene Kraftstoff so verwendet werden, dass das Verhältnis zwischen den Heizwerten dieser Kraftstoffe auf das zuvor genannte Verhältnis dazwischen eingestellt wird.
Beispiele an Chemieanlagen sind wie folgt: eine Olefin/Aromatik-Produkte Herstellungsanlage zum Durchführen von Naphtha-Knacken; eine Allzweckharz-Herstellungsanlage zum Herstellen unterschiedlicher Allzweckharze, wie zum Beispiel Polyolefine, Polystyrene und Polyvinylchlorid; eine Kunstharz-Herstellungsanlage zum Erzeugen von Polyester, Nylon, Polyurethan, Polyacrylonitrile, Polyvinyl Acetan und Polyacetal; eine Anlage zum Herstellen von Niedrigmolekularchemikalien, wie zum Beispiel Ammoniak, Harnstoff, Ammoniumsulfate, Ammoniumnitrate, Melamin, Acrylonitrile, Methanol, Formalin, Acetaldehyde, Essigsäure, Vinylacetat, Pentaerythritol, Ethanol, Propanol, Butanol, Octanol, Ethylenoxid, Propylenoxid, Glyzerin, Phenol, Bisphenol, Aneline, Diphenylmethan, Diisocyanate, Tolylene Diisocyanate, Azeton, Methylisobutylketone, Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure, Polyacrylsäure, Methacrylsäure, Polymethacrylsäure und Acrylamid.
Das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung können bei einer Industrieansammlung (oder einem Industriekomplex) angewendet werden, nämlich bei Kombinationen unterschiedlicher Anlagen, wie zum Beispiel Ölreinigungs-Anlage, eine Petrochemie-Anlage, ein Eisenwerk, ein Stahlwerk, eine Nahrungsmittelerzeugungs-Anlage und eine thermoelektrische Energiestation.
Ferner wird die Vorrichtung in Nebeneinanderstellung zu einer Kohlenmiene gesetzt, und verwendet Kohle und ein Kohlenflöz-Gas als den kesselbezogenen Kraftstoff und den gasturbinenbezogenen Kraftstoff, und zwar jeweils, so dass das Verhältnis zwischen dem Heizwert dieser Kraftstoffe dazwischen auf das zuvor genannte Verhältnis eingestellt wird. Daraus folgend kann die Vorrichtung eine Kombikraftwerk-Energiegewinnung, insbesondere eine Abgas-Wiederverbrennungs-Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchführen, ohne mit einer Teilverarbeitungseinheit bereitgestellt zu werden.
Ferner verwendet die Energiegewinnungsvorrichtung Methan, welches durch Gärschlamm, Hühnerkacke, oder Tofu-Bodensatz oder dergleichen, welcher bei einem "Tofu(Sojabohnenkuchen)" Herstellungsverfahren erzeugt wird, und getrockneten Reststoff derer jeweils als gasturbinenbezogenen Kraftstoff und kesselbezogenen Kraftstoff, und zwar auf eine solche Weise, dass das zwischen den Heizwerten dieser Kraftstoffe dazwischen auf das zuvor genannte Verhältnis eingestellt wird. Somit kann die Vorrichtung eine Kombikraftwerk-Energiegewinnung, insbesondere eine Abgas-Wiederverbrennungs-Kombikraftwerk- Energiegewinnung durchführen, ohne mit einer Teilverarbeitungseinheit bereitgestellt zu werden.
Somit kann die Energiegewinnungsvorrichtung eine wirksame Energiegewinnung erreichen, indem sie in Nebeneinanderstellung zu einer Einrichtung, wie zum Beispiel eine Ölreinigungs-Anlage, eine Stahlgewinnungs-Anlage oder eine Chemieanlage, gesetzt wird, und indem eine elektrische Energie an einer selben Stelle, nämlich in derselben Geschäftsumgebung erzeugt wird, und zwar durch Verwenden eines gasturbinenbezogenen Kraftstoffs und eines kesselbezogenen Kraftstoffs, welche von einer solchen Anlage erzeugt werden. Somit kann gewonnene Energie nicht nur als Energie verwendet werden, welche jeweils in jeder Anlage verbraucht wird, sondern ebenfalls als Energie zum Verkauf. Daraus folgend können das Energiegewinnungsverfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung daher bei einem Mangel an elektrischer Energie an den Spitzenverbräuchen handhaben.
Hiernach werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben, indem auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
Ferner sind nur primäre Abschnitte einer Energiegewinnungsvorrichtung, welche die vorliegende Erfindung einbezieht, in den Zeichnungen gezeigt. Es ist nämlich die Darstellung von Vorrichtungen, wie zum Beispiel Pumpen, Wärmetauscher, Zyklonen, Siebe, Filter, Speichertanks, Festbestandteil-Transportmittel und Heizgas-Erzeugungsausstattung, Zusätze, Rauchgas-Denitrieser, Entschwefeler und Entkohler zur Vereinfachung der Zeichnung ausgelassen.
Als nächstes werden zusammengesetzte Abschnitte zum Durchführen der Verfahren des Teilabbaus eines kesselbezogenen Kraftstoffs hierunter entsprechend solcher Verfahren jeweils unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
A) Verkohlung
Bei der Vorrichtung von 1 wird Kohle 1 vorzugsweise vorläufig getrocknet. Ferner wird solche Kohle 1 dem Teilabbau-Verarbeitungsmittel (in diesem Fall eine Verkohlungs-Vorrichtung, genauer gesagt eine Verkohlungs-Vorrichtung bei niedriger Temperatur) 2 zugeführt. Dann wird die Kohle 1 auf eine vorbestimmte Temperatur unter Verwendung eines Heizgases 15 erwärmt, welches separat durch Verbrennen eines Kraftstoffs erzeugt wurde. Somit wird ein Destillat 3 erlangt, indem es durch das Heizgas 15 begleitet wird. Andererseits wird ein Reststoff (in diesem Falle Heizkohle) 4 aus dem Bodenbereich des Teilabbau-Verarbeitungsmittels 2 ausgestoßen.
B) Mikrowellen-Bestrahlung
Bei der Vorrichtung von 1 wird vorzugsweise Kohle 1 vorläufig getrocknet. Ferner wird solche Kohle 1 dem Teilabbau-Verarbeitungsmittel (in diesem Fall eine Mikrowellen-Bestrahlungsvorrichtung) 2 zugeführt. Dann wird der Teilabbau auf die Kohle 1 zusammen mit einem Kohlenwasserstoffgas 15!, anstelle des Heizgases 15, durchgeführt. Als Ergebnis wird ein Destillat 3 erlangt. Ferner wird ein Reststoff 4 aus dem Bodenbereich des Teilabbau-Verarbeitungsmittels 2 ausgestoßen.
C) Teilweise Wasser-Gas Vergasung
Bei der Vorrichtung von 1 wird Kohle 1 einem Teilabbau-Verarbeitungsmittel zugeführt (in diesem Fall das teilweise Wasser-Gas Vergasungsmittel, und genauer gesagt ein Fließbett-Vergasungsofen) 2, nachdem der Feuchtigkeitsgehalt in der Kohle 1 gemessen wird. Dann wird die teilweise Wasser-Gas Vergasung auf der Kohle 1 bei einer vorbestimmten Temperatur bei einem vorbestimmten Druck und für eine vorbestimmte Reaktionszeit durchgeführt, und zwar zusammen mit einem Heizgas 15', welches separat durch Verbrennen eines Kraftstoffs erzeugt wurde, und welchem eine vorbestimmte Menge an Wasserdampf hinzugefügt wird, und zwar anstelle des Heizgases 15. Als Ergebnis wird ein Destillat 3 aus dem oberen Teil des teilweisen Wasser-Gas Verarbeitungsmittels 2 erlangt. Ferner wird ein Reststoff 4 aus dem Bodenbereich davon ausgestoßen.
D) Teilweise Verbrennungsvergasung von Kohle
Im Falle der teilweisen Verbrennungsvergasung ist der Ablauf hinsichtlich der folgenden Bezüge von dem im Falle der Verkohlung unterschiedlich.
In der Vorrichtung von 1 wird Kohle 1 einem Teilabbau-Verarbeitungsmittel (in diesem Fall das Fließbett-Vergasungsmittel) 2 zugeführt. Dann wird die teilweise Verbrennungsvergasung auf der Kohle 1 durchgeführt, welcher eine vorbestimmte Menge an Luft (oder Sauerstoff) 17 und Wasserdampf 18 hinzugefügt wird, und zwar anstelle des Heizgases 15, bei einer vorbestimmten Temperatur, bei einem vorbestimmten Druck und für eine vorbestimmte Reaktionszeit. Als Ergebnis wird ein Destillat 3 aus dem oberen Teil des Teilabbau-Verarbeitungsmittel 2 erlangt. Ferner wird ein Reststoff 4 aus dem Bodenbereich davon ausgestoßen.
E) Teilweise Verbrennungsvergasung einer Mischung aus Kohle und Schweröl
In der Vorrichtung von 1 wird eine Mischung 1 aus Kohle und Heizöl dem Teilverbrennungs-Verarbeitungsmittel (in diesem Fall das Fließbett-Vergasungsmittel) 2 zugeführt. Die Kohle und das Heizöl können im übrigen separat voneinander dem Mittel 2 zugeführt werden. Dann wird die teilweise Verbrennungsvergasung bei der Mischung 1 durchgeführt, der eine vorbestimmte Menge an Luft (oder Sauerstoff) 17 und Wasserdampf 18 hinzugefügt wird, und zwar anstelle des Heizgases 15, bei einer vorbestimmten Temperatur, bei einem vorbestimmten Druck und für eine vorbestimmte Reaktionszeit. Als Ergebnis wird ein Destillat 3 aus dem oberen Teil des Teilverbrennungs-Vergasungsverarbeitungsmittels 2 erlangt. Ferner wird ein Reststoff 4 aus dem Bodenbereich davon ausgestoßen.
F) Thermischer Abbau
Bei der Vorrichtung von 1 wird ein kesselbezogener Kraftstoff (in diesem Fall Heizöl) 1 zum Teilabbau dem Thermoabbau-Verarbeitungsmittel (unter Verwendung des Visbreaking-Verfahrens in diesem Fall) 2 zugeführt. Dann wird der Teilabbau auf den kesselbezogenen Kraftstoff 1 bei einer vorbestimmten Temperatur, bei einem vorbestimmten Druck und für eine vorbestimmte Reaktionszeit durchgeführt. Somit wird ein Destillat 3 aus dem oberen Teil des Thermoabbau-Verarbeitungsmittels 2 erlangt. Ferner wird ein Reststoff aus dem Bodenbereich davon ausgestoßen. Im übrigen gibt es im Falle des thermischen Abbaus von Schweröl keinen Bedarf, das Heizgas 15 dort hineinzublasen.
Bei der Vorrichtung von 1 wird das durch unterschiedliche Arten der Teilverarbeitung erlangte Destillat 3 einer Verbrennungskammer 23 von einer Gasturbine zugeführt (welche einen Hauptkörper 21, einen Luftkompressor 22 und eine Verbrennungskammer 23 enthält). Das Destillat 3 wird dann mit komprimierter Luft (im übrigen kann mit Luft angereicherter Sauerstoff anstelle der komprimierten Luft verwendet werden) 25 gemischt. Beim Verbrennen wird das antreibende Verbrennungsgas 27 bei hoher Temperatur und hohem Druck erzeugt. Ferner wird die Gasturbine durch das Verbrennungsgas zum Antreiben 27 angetrieben. Dann wird elektrische Energie durch einen Generator 24 für eine Gasturbine gewonnen, welcher an einer Welle der Gasturbine befestigt ist.
Andererseits wird der Reststoff 4 einem Kessel 31 zugeführt, in welchem der Reststoff 4 unter Zuführung von Luft 35 verbrannt wird. Somit wird Dampf 32 erzeugt. Der erzeugte Dampf 32 wird an einer Dampfturbine 33 zugeführt. Dadurch erzeugt ein Generator 34 für die Dampfturbine, welcher an der Welle der Dampfturbine befestigt ist, elektrische Energie. Ein Kondensor 37 ist in der Dampfturbine 33 bereitgestellt. Ferner kondensiert der Kondensor 37 den Dampf in einem Unterdruck-Zustand. Ferner kondensiert der Kondensor 37 das Abgas der Dampfturbine, so dass Kondensat vom Abgas getrennt wird. Dann wird das Kondensat an den Kessel 31, zusammen mit entwickeltem Wasser als Kessel-Zuführwasser 38 rezykliert.
Bei der zuvor genannten Vorrichtung kann ein Gasturbinen-Abgas 28 bei hoher Temperatur, welches von der Gasturbine ausgestoßen wird, durch ein Abgas-Zuführmittel dem Kessel 31 zugeführt werden. Bei dem Gasturbinen-Abgas 28 bleiben 10–15% pro Volumen an Sauerstoff übrig. Ein Verfahren zum Verbrennen des Reststoffs 4 (nämlich durch Wiederverbrennen des Abgases) im Kessel 31 durch diesen Sauerstoff kann den thermischen Wirkungsgrad bei der Kombikraftwerk-Energiegewinnung erhöhen, und zwar aufgrund der Tatsachen, dass es keinen Bedarf gibt Luft 35 (für gewöhnlich bei herkömmlicher Temperatur) neu darin zuzuführen, und dass die Wärme des Abgases verwendet werden kann. Darüber hinaus kann die Abgasbehandlung wirtschaftlich erreicht werden. Daher ist dieses Verfahren vorteilhaft.
Es ist unnötig zu sagen, dass die Luft 35 in das Gasturbinen-Abgas 28 gemischt werden kann, um den Reststoff zu verbrennen.
Ferner wird eine Wärmerückgewinnung dadurch erreicht, dass zunächst das Gasturbinen-Abgas 28 einem weiteren Wärmerückgewinnungs-Kessel zugeführt wird und dann Dampf erzeugt wird. Alternativ wird das Wärmerückgewinnungs-Kesselabgas dem Kessel zugeführt. Dann kann die Abgas-Wiederverbrennung des Reststoffs 4 durch das Abgas im Kessel 31 durchgeführt werden, indem die Restwärme und 10–15% pro Volumen an Restsauerstoff im Abgas verwendet wird.
Das Abgas-Zuführmittel enthält eine Zuführung zum Zuführen eines Gasturbinen-Abgases an den Kessel. Ferner kann, wenn notwendig, das Abgas-Zuführmittel mit einem Ventil, einem Thermometer, einem Flußmesser und einem Sauerstoffgehaltmesser bereitgestellt werden.
Bei der Vorrichtung von 1 sind Abschnitte zum Durchführen der Verfahren der Teiltrennung des kesselbezogenen Kraftstoffs ähnlich den Trennungsverfahren, welche dem Teilabbau des kesselbezogenen Kraftstoffs folgen. In diesen Abschnitten werden Erwärmung, Druckreduktion, Topping, Flushen, Destillation, Extraktion, Dekantierung (nämlich ein Betrieb eines Abgießens ohne Sedimente aufzurühren) und eine Mischung dieser Betriebe verwendet.
Wie in 2 dargestellt, wird das Destillat 3 durch den Wärmetauscher 16 gekühlt, so dass das Destillat 3 in einen gasförmigen Bestandteil und einen flüssigen Bestandteil getrennt wird, welche dann in der Gaswasch-Spalte 5 gewaschen werden. Somit wird das Destillat in einen Gas-Bestandteil 6 und einen Flüssig-Bestandteil 7 getrennt. Der flüssige Bestandteil 7 wird im übrigen als Reinigungsmittel verwendet, um in der Gaswasch-Spalte 5 verwendet zu werden. Das Reinigungsmittel wird dem oberen Teil der Gaswasch-Spalte 5 zugeführt, wo ein Dampf-Flüssigkeit Kontakt bewirkt werden kann. Der Gas-Bestandteil 6 wird durch einen Gas-Bestandteil-Kompressor 26 der Verbrennungskammer 23 zugeführt.
Alternativ kann der flüssige Bestandteil 7 in der Gaswasch-Spalte 5 gekühlt und dann dem oberen Teil der Gaswasch-Spalte 5 zugeführt werden.
Obwohl der flüssige Bestandteil 7 selber als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden kann, kann nur ein Öl-Bestandteil 9, welcher durch Trennen einer Wasserschicht 7 davon über einen Trennungstank 18 als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden. Die Wasserschicht 10 kann einem Kraftstoff für den Kessel 31 hinzugefügt werden.
Wie in 3 dargestellt, kann der Öl-Bestandteil 9 durch ein Raffinationsmittel (beispielsweise Destillation) raffiniert werden. Der Öl-Bestandteil 9 wird dann der Destillations-Spalte 11 zugeführt, in welcher der Öl-Bestandteil 9 in ein raffiniertes Destillat 12 und einen Reststoff 13 getrennt wird. Das raffinierte Destillat 12 wird der Verbrennungskammer 23 als Gasturbinen-Kraftstoff zugeführt. Der Reststoff 13 wird dem Kessel 31 als Kraftstoff dafür zugefügt.
Sogar wenn die Gasturbine verwendet wird, kann diese Reinigung verhindern, dass die Gasturbine aufgrund eines V-Bestandteils korrodiert wird. Daraus folgend kann die Lebensdauer der Gasturbine erhöht werden.
Hiernach wird der Fall beschrieben, bei welchem sowohl der gasturbinenbezogene Kraftstoff 101 als auch kesselbezogene Kraftstoff 102 verwendet werden, und zwar mit Bezug auf die Zeichnungen.
In der Vorrichtung von 4, welche in Nebeneinanderstellung zu einer Einrichtung (nicht gezeigt) gesetzt ist, wie zum Beispiel eine Ölreinigungs-Anlage, eine Stahlerzeugungs-Anlage oder eine Chemieanlage, wird ein gasturbinenbezogener Kraftstoff 101 der Verbrennungskammer 23 der Gasturbine (welche den Hauptkörper 21, den Luftkompressor 22 und die Verbrennungskammer 23 enthält) zugeführt. Dann wird der Kraftstoff 101 mit komprimierter Luft (alternativ kann sauerstoffangereicherte Luft verwendet werden) 25 gemischt. Ferner wird diese Mischung verbrannt, so dass das Antriebs-Verbrennungsgas 27 bei hoher Temperatur und hohem Druck erzeugt wird. Daraus folgend wird die Gasturbine durch das Antriebs-Verbrennungsgas 27 angetrieben. Dann wird elektrische Energie durch den Generator 24 für die Gasturbine, welcher an der Welle der Gasturbine angebracht ist, gewonnen. Das von der Gasturbine ausgestoßene Gasturbinen-Abgas 28 wird dem Kessel 31 zugeführt.
Andererseits wird ein durch die Anlage erzeugter kesselbezogener Kraftstoff 102 dem Kessel 31 zugeführt, in welchem der Kraftstoff 102 verbrannt wird, indem Luft 35 zugeführt wird. Somit wird Dampf 32 erzeugt. Der erzeugte Dampf 32 wird dann der Dampfturbine 33 zugeführt. Dann erzeugt der Generator 34 für die Dampfturbine, welcher an der Welle der Dampfturbine angebracht ist, elektrische Energie. Ein Kondensor 37 ist in der Dampfturbine 33 bereitgestellt. Ferner kondensiert der Kondensor 37 den Dampf in einem Unterdruckzustand. Ferner kondensiert der Kondensor 37 das Abgas der Dampfturbine 33, so dass Kondensat vom Abgas getrennt wird. Dann wird das Kondensat zusammen mit dem erstellten Wasser als das Kessel-Zuführwasser 38 zum Kessel 31 rezykliert.
In der zuvor genannten Vorrichtung kann ein Gasturbinen-Abgas mit hoher Temperatur 28, welches von der Gasturbine ausgestoßen wird, durch ein Abgas-Zuführmittel dem Kessel 31 zugeführt werden. Im Gasturbinen-Abgas 28 bleiben 10–15% pro Volumen an Sauerstoff übrig. Im Verfahren zum Verbrennen des kesselbezogenen Kraftstoffs 102 (nämlich durch Durchführen der Abgas-Wiederverbrennung) im Kessel 31 durch diesen Sauerstoff kann den thermischen Wirkungsgrad bei der Kombikraftwerk-Energiegewinnung erhöhen, und zwar aufgrund der Tatsachen, dass es keinen Bedarf gibt darin die Luft 35 neu zuzuführen (für gewöhnlich als herkömmliche Temperatur) und dass die Temperatur des Abgases hoch ist. Darüber hinaus kann die Abgasbehandlung wirtschaftlich erreicht werden. Daher ist dieses Verfahren vorteilhaft.
Es ist nicht notwendig zu sagen, dass die Luft 35 dem Gasturbinen-Abgas 28 hinzugefügt werden kann, um den kesselbezogenen Kraftstoff 102 zu verbrennen.
Ferner wird eine Wärmerückgewinnung erreicht, indem zunächst das Gasturbinen-Abgas 28 an einen weiteren Wärmerückgewinnungs-Kessel zugeführt wird und dann Dampf erzeugt wird. Alternativ wird das Abgas des Wärmerückgewinnungs-Kessels dem Kessel zugeführt. Dann kann der kesselbezogene Kraftstoff 102 durch ein Verfahren (nämlich das Abgas-Wiederverbrennungs-Verfahren) zum Verbrennen des Kraftstoffs 102 im Kessel 31 durch verwenden der Restwärme und 10–15% pro Volumen des Restsauerstoff im Abgas verarbeitet werden.
Somit kann die Energiegewinnung wirksam erreicht werden, ohne dass eine Einrichtung zum Durchführen der Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs neu bereitgestellt werden muß, indem der gasturbinenbezogene Kraftstoff 101 und der kesselbezogene Kraftstoff 102, welche durch die Fabrik erzeugt werden, verwendet werden.
5 stellt ein Beispiel einer Verarbeitung dar, welche ein Gasturbinen-Kraftstoff und einen Kessel-Kraftstoff verwendet, welche durch die Teilverarbeitung der kesselbezogenen Kraftstoffe 102 und 1 erlangt werden.
Wie in dieser Figur dargestellt wird der kesselbezogene Kraftstoff 1, welcher teilweise zu behandeln ist, dem Teilverarbeitungsmittel (in diesem Fall ein Fließbett-Vergasungsofen für Kohle) 2 zugeführt wird. Dann werden dazu vorbestimmte Mengen an Luft (oder Sauerstoff) 17 und Wasserdampf 18 hinzugefügt. Dann wird die teilweise Verbrennungsvergasung bei einer vorbestimmten Temperatur, bei einem vorbestimmten Druck und für eine vorbestimmte Reaktionszeit durchgeführt. Somit wird das Destillat 3 aus dem oberen Teil des Teilverbrennungs-Vergasungs-Verarbeitungsmittels 2 erlangt, während der Reststoff 4 aus dem Bodenteil davon ausgestoßen wird.
Das Destillat 3 wird selber der Verbrennungskammer 23 der Gasturbine als ein Gasturbinen-Kraftstoff zugeführt, und wird dann mit der komprimierten Luft 25 gemischt. Daraus folgend wird diese Mischung verbrannt, so dass bei hoher Temperatur und hohem Druck das Verbrennungsgas zum Antreiben 27 erzeugt wird. Dann wird die Gasturbine durch da Verbrennungsgas zum Antreiben 27 angetrieben. Dann wird elektrische Energie durch den Generator für die Gasturbine gewonnen, welcher an der Welle der Gasturbine angebracht ist. Das von der Gasturbine ausgestoßene Gasturbinen-Abgas 28 wird dem Kessel 31 zugeführt.
Andererseits wird der Reststoff 4 als ein Kessel-Kraftstoff zusammen mit dem kesselbezogenen Kraftstoff 102 dem Kessel 31 zugeführt, in welchem der Reststoff 4 verbrannt wird, indem Luft 35 zugeführt wird. Somit wird Dampf 32 erzeugt. Der erzeugte Dampf 32 wird dann der Dampfturbine 33 zugeführt. Dadurch erzeugt der Generator 34 für die Dampfturbine, welcher an der Welle der Dampfturbine angebracht ist, elektrische Energie. Ein Kondensor 37 ist in der Dampfturbine 33 bereitgestellt. Ferner kondensiert der Kondensor 37 den Dampf in einem Unterdruck-Zustand. Ferner kondensiert der Kondensor 37 das Abgas der Dampfturbine, so dass Kondensat von Abgas getrennt wird.
Dann wird das Kondensat zusammen mit erstelltem Wasser als Kessel-Zuführwasser 38 an den Kessel 31 rezykliert.
Bei der zuvor genannten Vorrichtung kann das Gasturbinen-Abgas bei hoher Temperatur 28, welches von der Gasturbine ausgestoßen wird dem Kessel 31 zugeführt werden, und kann für das Abgas-Wiederverbrennungs-Verfahren verwendet werden. Durch das Abgas-Wiederverbrennungs-Verfahren kann der thermische Wirkungsgrad bei der Kombikraftwerk-Energiegewinnung verbessert werden. Darüber hinaus kann die Abgasbehandlung wirtschaftlich erreicht werden. Daher ist dieses Verfahren vorteilhaft. Es ist unnötig zu sagen, dass die Luft 35 in das Gasturbinen-Abgas 28 gemischt werden kann, um den kesselbezogenen Kraftstoff 102 und den Reststoff 4 zu verbrennen.
Ferner wird eine Wärmerückgewinnung erreicht, indem zunächst das Gasturbinen-Abgas 28 einem weiteren Wärmerückgewinnungs-Kessel zugeführt wird, und dann Dampf erzeugt wird. Alternativ wird das Wärmerückgewinnungs-Kesselabgas dem Dampfkessel zugeführt. Dann kann die Abgas-Wiederverbrennung des kesselbezogenen Kraftstoffs 102 und des Reststoffs 4 im Kessel 31 durchgeführt werden, indem die Restwärme und 10–15% pro Volumen an Restsauerstoff im Abgas verwendet werden.
6 stellt ein Beispiel einer Verarbeitung dar, welche einen gasturbinenbezogenen Kraftstoff zusätzlich zum kesselbezogenen Kraftstoff, Gasturbinen-Kraftstoff und Kessel-Kraftstoff verwendet, welche durch die Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs erlangt werden.
Wie in 6 dargestellt, wird der teilweise zu behandelnde kesselbezogene Kraftstoff 1 dem Teilverarbeitungsmittel (in diesem Fall Verkohlungsmittel) 2 zugeführt. Dann werden vorbestimmte Mengen an Luft (oder Sauerstoff) 17 und Wasserstoff 18 dazu hinzugefügt. Dann wird die teilweise Verbrennungsvergasung bei einer vorbestimmten Temperatur, bei einem vorbestimmten Druck und für eine vorbestimmte Reaktionszeit durchgeführt. Somit wird das Destillat 3 aus dem oberen Teil des Teilverbrennung-Vergasungsverarbeitungs-Mittels 2 erlangt, während der Reststoff 4 aus dem Bodenteil davon ausgestoßen wird.
Das Destillat 3 wird selber der Verbrennungskammer 23 der Gasturbine zusammen mit dem gasturbinenbezogenen Kraftstoff 101 zugeführt, und wird dann mit der komprimierten Luft 25 gemischt. Daraus folgend wird diese Mischung verbrannt, so dass das Antriebs-Verbrennungsgas bei hoher Temperatur und hohem Druck zum Antreiben 27 erzeugt wird. Dann wird die Gasturbine durch das Verbrennungsgas zum Antreiben 27 angetrieben. Dann wird elektrische Energie durch den Generator 24 für die Gasturbine gewonnen, welcher an der Welle der Gasturbine angebracht ist. Das Gasturbinen-Abgas 28, welches von der Gasturbine ausgestoßen wird, wird dem Kessel 31 zugeführt.
Durch dieses Verfahren werden der Gasturbinen-Kraftstoff und der Kessel-Kraftstoff hergestellt, indem die Teilverarbeitung eines kostengünstigen Kraftstoffs, beispielsweise Kohle, durchgeführt wird. Ferner wird das dringend zu behandelnde Heizöl als kesselbezogener Kraftstoff 102 verwendet, welcher der Teilverarbeitung nicht unterworfen wird. Im Gegensatz dazu wird Kerosin, welches saisonal bedingt überschüssig wird, als gasturbinenbezogener Kraftstoff verwendet. Somit können unterschiedliche Kraftstoffe in Kombination verwendet werden. Darüber hinaus kann die Fähigkeit zur Energiegewinnung nur durch geringe Investitionen verbessert werden, im Vergleich zu den Kosten der Erhöhung der Fähigkeit des Teilverarbeitungsmittels, und zwar auf eine solche Weise, dass die Fähigkeit besteht mit einer Variation in Anforderungen zur elektrischen Energie handzuhaben.
7 ist ein Verarbeitungs-Ablaufdiagramm, welches den Fall darstellt, dass das Destillat von 6 ferner in einen Gas-Bestandteil und einen flüssigen Bestandteil getrennt wird.
Wie in 7 dargestellt wird das Destillat 3 durch den Wärmetauscher 16 gekühlt, so dass das Destillat 3 in einen gasförmigen Bestandteil und einen flüssigen Bestandteil getrennt werden kann, welche dann in der Gaswasch-Spalte 5 gewaschen werden. Somit wird das Destillat 3 in den Gas-Bestandteil 6 und den Flüssig-Bestandteil 7 getrennt. Der Flüssig-Bestandteil 7 wird im übrigen als Reinigungsmittel verwendet, um in der Gaswasch-Spalte 5 verwendet zu werden. Das Reinigungsmittel wird dem oberen Bereich der Gaswasch-Spalte 5 zugeführt, wo Dampf-Flüssigkeit Kontakt bewirkt werden kann. Der Gas-Bestandteil 6 wird durch den Gas-Bestandteil Kompressor 26 der Verbrennungskammer 23 zugeführt.
Alternativ kann der flüssige Bestandteil 7 in der Gaswasch-Spalte 5 gekühlt und dann dem oberen Bereich der Gaswasch-Spalte 5 zugeführt werden.
Obwohl der flüssige Bestandteil 7 selber als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden kann, kann nur ein Öl-Bestandteil 9, welcher durch Trennen der Wasserschicht 10 davon durch einen Trennungstank 8 erlangt werden kann, als der Gasturbinen-Kraftstoff verwendet werden. Die Wasserschicht 10 kann einem Kraftstoff für den Kessel 31 hinzugefügt werden.
Eine Feuchtigkeit wird durch dieses Verfahren vom Destillat getrennt und beseitigt, so dass der Gasturbinen-Kraftstoff keine Feuchtigkeit enthält. Somit kann das Volumen der Verbrennungskammer der Gasturbine reduziert werden. Zusätzlich werden Natrium- und Kalium-Salz und anorganische Substanzen, wie zum Beispiel Vanadium kaum in einen Gasturbinen-Kraftstoff gemischt. Daraus folgend kann ein für die Gasturbine vorteilhafter Kraftstoff erlangt werden.
Wie in 8 dargestellt kann der Öl-Bestandteil 9 durch ein Raffinationsmittel (beispielsweise Destillation) raffiniert werden. Der Öl-Bestandteil 9 wird der Destillations-Spalte 11 zugeführt, in welcher der Öl-Bestandteil 9 in das raffinierte Destillat 12 und den Reststoff 13 getrennt wird. Das raffinierte Destillat 12 wird der Verbrennungskammer 23 als der Gasturbinen-Kraftstoff zugeführt. Der Reststoff 13 wird dem Kessel 31 als ein Kraftstoff dafür hinzugefügt.
Diese Raffination (oder Reinigung) führt zu einer Reduktion vom Salzgehalt und Vanadiumgehalt. Die Gasturbine kann vollständig daran gehindert werden aufgrund des Salzgehaltes und Vanadiumgehaltes korrodiert zu werden. Daraus folgend kann die Lebensdauer der Gasturbine weiter erhöht werden.
Ferner werden das erzeugte Destillat und der Reststoff bei der zuvor genannten Kombikraftwerk-Energiegewinnung verwendet. Ferner werden das erzeugte Destillat und der Reststoff teilweise im weiteren externen Kraftstoff und synthetischem Rohmaterial verwendet. Diese sind in der grundlegenden Idee der vorliegenden Erfindung enthalten.
Wie oben beschrieben, erreichen Kraftstoffe die maximale Wirkung, wenn sie bei der Kombikraftwerk-Energiegewinnung verwendet werden. Somit ist es vorteilhaft, dass die Energiegewinnungsausstattung der vorliegenden Erfindung in Nebeneinanderstellung zu einer Einrichtung (nicht gezeigt) plaziert wird, in welcher der kesselbezogene Kraftstoff oder ein gasturbinenbezogener Kraftstoff erlangt wird, beispielsweise eine Strosse für Mienenkohle, Öl oder Erdgas, eine Petroleum-Raffinationsfabrik, eine Stahlerzeugungs-Anlage, eine Gärungs-Anlage, eine Abfallentsorgungs-Stätte und unterschiedliche Arten von Chemiefabriken.
Beispiele
Im folgenden werden Betriebe der beschriebenen Ausführungsformen in den folgenden praktischen Beispielen beschrieben, welche nur darstellhaft sind, und diese Ausführungsformen werden nicht als darauf beschränkend angesehen.
Zunächst werden praktische Beispiele der Verkohlung von Kohle im folgenden beschrieben.
Beispiel A-1
Hochtemperatur Verkohlung von 1.000 kg/hr der folgenden getrockneten Kohle wird bei einer Temperatur von ungefähr 1.000°C unter Verwendung der Vorrichtung von 1 durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und Koks erlangt.
Rohmaterial Kohle (nach Trocknung)

Feuchtigkeitsgehalt: 2% pro Gewicht
Flüchtige Bestandteile: 30% pro Gewicht
Fixierter Kohlenstoff: 51% pro Gewicht
Asche: 17% pro Gewicht
Heizwert: 5.780 kcal/kg

Koks

Erzeugungsrate: 550 kg/hr
Flüchtige Bestandteile: 2% pro Gewicht
Fixierte Kohle: 67% pro Gewicht
Asche: 31% pro Gewicht
Heizwert: 6.300 kcal/kg

Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 355 Nm³/hr
Heizwert: 5.050 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 57 kg/hr
Heizwert: 9.100 kcal/kg

Die zuvor genannten Destillate (nämlich der Gas-Bestandteil und der Öl-Bestandteil) werden der Gasturbine zugeführt und darin verbrannt. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 14% pro Volumen an Sauerstoff. Der zuvor genannte Reststoff (Koks) kann durch Zuführen des Gasturbinen-Abgases an den Kessel verbrannt werden. Daraus folgend wird der Wirkungsgrad der Energiegewinnung auf 45% erhöht.
Im Gegensatz dazu wird im Falle, dass Dampf erzeugt wird, indem einfach die zuvor genannte Kohle mittels des Kessels verbrannt wird und das elektrische Energie durch die Dampfturbine gewonnen wird, beträgt der Wirkungsgrad in der Energiegewinnung 39%.
Beispiel A-2
Eine Niedrigtemperatur Verkohlung von 1.000 kg/hr der folgenden getrockneten Kohle wird bei einer Temperatur von ungefähr 600°C unter Verwendung der Vorrichtung von 2 durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und Holzkohle erlangt. Das Destillat wird durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht davon durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt.
Der Gas-Bestandteil und der Öl-Bestandteil werden als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Koks und die getrennte Wasserschicht im Destillat werden als Kessel-Kraftstoff verwendet.
Rohmaterial Kohle (nach Trocknung)

Feuchtigkeitsgehalt: 4% pro Gewicht
Flüchtige Bestandteile: 31% pro Gewicht
Fixierter Kohlenstoff: 50% pro Gewicht
Asche: 15% pro Gewicht
Heizwert: 6.430 kcal/kg

Holzkohle

Erzeugungsrate: 669 kg/hr
Flüchtige Bestandteile: 11% pro Gewicht
Fixierte Kohle: 65% pro Gewicht
Asche: 24% pro Gewicht
Heizwert: 6.200 kcal/kg

Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 180 Nm³/hr
Heizwert: 7.100 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 110 kg/hr
Heizwert: 9.100 kcal/kg

Der zuvor genannte Gas-Bestandteil wird der Gasturbine zur Verbrennung von Gas zugeführt, und der Öl-Bestandteil wird einer Gasturbine zum Verbrennen von Öl zugeführt. Dann wird elektrische Energie gewonnen. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Somit wird Wasserdampf erzeugt, indem das Gasturbinen-Abgas dem Wärmerückgewinnungs-Kessel zugeführt wird. Danach wird elektrische Energie gewonnen, indem die Holzkohle dem Kessel unter Verwendung des Wärmerückgewinnungs- Kesselabgases zugeführt wird. Daraus folgend beträgt der thermische Wirkungsgrad bei der Kombikraftwerk-Energiegewinnung 46%.
Beispiel A-3
Eine thermische Abbau-Verkohlung der Kohle von Beispiel A-2 wird bei einer Temperatur von ungefähr 450°C unter Verwendung der Vorrichtung von 2 durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Das Destillat wird durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht davon durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt.
Der Gas-Bestandteil und der Öl-Bestandteil werden als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Reststoff und die getrennte Wasserschicht werden als Kessel-Kraftstoff verwendet. Dann werden diese Kraftstoffe unter Zuführung von Luft verbrannt. Ein Schwefelgehalt jeweils im Gas-Bestandteil und flüssigen Bestandteil beträgt 0,52% pro Gewicht. Ein Na-Gehalt, K-Gehalt und Vanadiumgehalt betragen 0,5 ppm pro Gewicht. Daher tritt, sogar wenn ein solcher Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird, bei der Turbinenschaufel und so weiter keine Korrosion auf.
Beispiel A-4
Eine thermische Abbau-Verkohlung der Kohle von Beispiel A-1 wird bei einer Temperatur von ungefähr 450°C unter Verwendung der Vorrichtung von 3 durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Das Destillat wird durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht davon durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt. Der Öl-Bestandteil wird in ein raffiniertes Destillat und ein restliches Pech unter Destillation bei reduziertem Druck getrennt.
Der Gas-Bestandteil und das raffinierte Destillat werden als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Reststoff und die getrennte Wasserschicht werden als Kessel-Kraftstoff verwendet. Dann werden diese Kraftstoffe unter Zuführung von Luft verbrannt. Ein Schwefelgehalt jeweils im Gas-Bestandteil und flüssigen Bestandteil beträgt 0,95% pro Gewicht. Ein Salz-Bestandteil und Vanadium-Bestandteil betragen 0,1 ppm pro Gewicht. Daher tritt, sogar wenn ein solcher Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird, keine Korrosion der Turbinenschaufel und so weiter auf, und zwar für eine lange Zeitperiode.
Beispiel A-5
Ein Verkohlung (oder trockene Destillation) von 1.000 kg der folgenden getrockneten Kohle wurde bei einer Temperatur von ungefähr 500°C durchgeführt, indem die Kohle in einen Kolben getan wurde und dann die Kohle von außen erwärmt wird. Als Ergebnis werden ein Destillat und Holzkohle erlangt.
Rohmaterial WANBO Kohle (nach Trocknung)

Feuchtigkeitsgehalt: 3,5% pro Gewicht
Flüchtige Bestandteile: 33% pro Gewicht
Fixierter Kohlenstoff: 53,1% pro Gewicht
Asche: 10,4% pro Gewicht
Brutto-Heizwert: 7.100 kcal/kg
(Netto-Heizwert: 6.840 kcal/kg)

Holzkohle

Erzeugungsrate: 0,80 kg
Flüchtige Bestandteile: 16% pro Gewicht
Fixierte Kohle: 66% pro Gewicht
Asche: 13% pro Gewicht
Brutto-Heizwert: 6.825 kcal/kg

Destillat

Erzeugungsrate: 0,20 kg
Brutto-Heizwert: 8.200 kcal/kg

Ein Na-Gehalt, K-Gehalt und V-Gehalt war jeweils nicht größer als 0,5 mg/kg. Das Verhältnis zwischen den Heizwerten des Destillat und des Reststoffs betrug annähernd 20 : 80.
Eine Kombikraftwerk-Energiegewinnung kann unter Zuführung des Destillats und der Holzkohle jeweils an die Gasturbine und den Kessel durchgeführt werden.
Jedoch ist in dem Fall, dass das Destillat supprimiert und extrahiert wird, wenn das Verhältnis zwischen den Heizwerten aus dem Destillat und dem Reststoff gleich 10 : 90 beträgt, ein Anstieg im Wirkungsgrad der Energiegewinnung gering, sogar wenn die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt wird. Somit gibt es einen geringen Vorzug, indem eine Einrichtung für die Teilverarbeitung des Kraftstoffs bereitgestellt wird.
Beispiel A-6
Ähnlich wie im Falle von Beispiel A-5 wurde die Verkohlung von 1.000 kg an Kohle bei einer Innentemperatur von ungefähr 800°C durchgeführt, indem die Kohle in einen Kolben getan wird und die Kohle dann von außen erwärmt wird. Als Ergebnis werden ein Destillat und Koks erlangt.
Koks

Erzeugungsrate: 0,69 kg
Flüchtige Bestandteile: 2,6% pro Gewicht
Fixierte Kohle: 77% pro Gewicht
Asche: 16% pro Gewicht
Heizwert: 6.650 kcal/kg

Destillat

Erzeugungsrate: 0,31 kg
Heizwert: 8.100 kcal/kg

Das Verhältnis zwischen den Heizwerten des Destillats und des Reststoffs betrug 35 : 65. Ein Na-Gehalt, K-Gehalt und V-Gehalt im Destillat betrug jeweils 0,5 mg/kg, 2 mg/kg und 0,5 mg/kg oder weniger. Jedoch, nachdem das Destillat unter atmosphärischem Druck destilliert wurde, betrug jeweils der Na-Gehalt, K-Gehalt und V-Gehalt im Destillat nicht mehr als 0,5 mg/kg.
Wie anhand dieses Beispiels verstanden werden kann, war es sehr einfach das Destillat zu erlangen, dessen Heizwert äquivalent zu den flüchtigen Bestandteilen in der Kohle ist, und zwar als ein Gasturbinen-Kraftstoff zum vorteilhaften Durchführen der Kombikraftwerk-Energiegewinnung.
Im übrigen sind sehr schwerwiegende Bedingungen notwendig um das Destillat derart zu erhöhen, dass das Verhältnis zwischen den Heizwerten des Destillats und des Reststoffs 60 : 40 übersteigt. Darüber hinaus übersteigt die Menge an Sauerstoff, welcher im Gasturbinen-Abgas enthalten ist, die notwendige Menge dessen um das Abgas wieder zu verbrennen. Daraus folgend steigt der Abgasverlust an.
Beispiel A-7
Eine Niedrigtemperatur Verkohlung von 100.000 kg/hr der folgenden getrockneten Kohle wird bei einer Temperatur von ungefähr 500°C unter Verwendung der Vorrichtung von 1. Als Ergebnis werden ein Destillat und Holzkohle erlangt. Das Destillat wird als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Die Holzkohle wird als Kessel-Kraftstoff verwendet.
Rohmaterial Takashima Kohle (Trockenbasis)

Flüchtige Bestandteile: 44% pro Gewicht
Fixierter Kohlenstoff: 50% pro Gewicht
Asche: 6% pro Gewicht
Heizwert: 7.900 kcal/kg

Holzkohle

Erzeugungsrate: 61.600 kg/hr
Flüchtige Bestandteile: 1% pro Gewicht
Fixierte Kohle: 67% pro Gewicht
Asche: 31% pro Gewicht
Heizwert: 7.054 kcal/kg

Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 35.500 Nm³/hr
Heizwert: 5.050 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 19.400 kg/hr
Heizwert: 9.100 kcal/kg

Das zuvor genannte Destillat (nämlich der Gas-Bestandteil und der Öl-Bestandteil) und Luft (1.075.000 m³/hr) werden der Gasturbine zugeführt und darin verbrannt. Dann werden 129 MW/hr an elektrischer Energie gewonnen. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Der zuvor genannte Reststoff (nämlich die Holzkohle) wird unter Zuführung des Gasturbinen-Abgases an den Kessel verbrannt. Danach können 285 MW/hr an elektrischer durch die Dampfturbine gewonnen werden. Der thermische Wirkungsgrad bei der Energiegewinnung wird nämlich auf 45% erhöht.
Im Gegensatz dazu, im Falle dass die Teilverarbeitung der Kohle nicht durchgeführt wird, sondern dass die Kohle einfach durch den Kessel unter Verwendung der Luft (1.075.000 m³/hr) verbrannt wird und somit Dampf erzeugt wird und die Energiegewinnung unter Verwendung der Dampfturbine durchgeführt wird, beträgt der thermische Wirkungsgrad bei der Energiegewinnung 39%.
Im Falle des beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung kann die gesamte Menge (nämlich 1.075.000 m³/hr) der Luft der Gasturbine hinzugefügt werden. Alternativ kann die notwendige Menge der Luft für die Kesselverbrennung in kleinere Luftmengen geteilt werden, und danach können die kleineren Luftmengen in Aufeinanderfolge dem Kessel zugefügt werden.
Zweitens wir die Mikrowellen-Bestrahlung der Kohle unter Darstellung der hiernach folgenden praktischen Beispiele beschrieben.
Beispiel B-1
Eine Mikrowellen-Bestrahlung von 1.000 kg/hr er folgenden getrockneten Kohle wird bei einer Temperatur von ungefähr 300°C unter Verwendung der Vorrichtung von 1 durchgeführt (im übrigen wird dazu kein Kohlenwasserstoffgas zugeführt). Als Ergebnis werden 280 kg/hr an Destillat und 400 kg/hr an Holzkohle erlangt.
Rohmaterial Kohle

Feuchtigkeitsgehalt: 29% pro Gewicht
Flüchtige Bestandteile: 31% pro Gewicht
Fixierter Kohlenstoff: 35% pro Gewicht
Asche: 5% pro Gewicht
Heizwert: 4.530 kcal/kg

Holzkohle

Flüchtige Bestandteile: 11% pro Gewicht
Fixierte Kohle: 77% pro Gewicht
Asche: 11% pro Gewicht
Heizwert: 6.000 kcal/kg

Destillat

Heizwert: 6.960 kcal/kg

Das Destillat wird als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet, und andererseits wird die Holzkohle als Kessel-Kraftstoff verwendet. Somit kann die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt werden.
Beispiel B-2
Eine Mikrowellen-Bestrahlung der Kohle wird ähnlich wie im Falle von Beispiel B-1 durchgeführt, mit Ausnahme, dass Methangas in der Vorrichtung koexistiert. Somit werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt.
Das Destillat wird als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet und die Holzkohle wird als Kessel-Kraftstoff verwendet. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Die Holzkohle wird unter Verwendung dieses Gasturbinen-Abgases verbrannt. Daraus folgend erreicht der thermische Wirkungsgrad der Kombikraftwerk-Energiegewinnung 46%.
Daher ist, verglichen mit dem Fall, dass einfach Kohle im Kessel verbrannt wird und elektrische Energie durch die Dampfturbine erzeugt wird, der thermische Wirkungsgrad dieses Beispiels hoch.
Ähnlich wie im Falle der A-Serien der Beispiele, ist es sehr einfach das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff zum Durchführen der vorteilhaften Kombikraftwerk-Energiegewinnung zu erlangen.
Ferner ist in dem Fall, dass das Volumen des zu extrahierenden Destillats und das Verhältnis der Heizwerte des Destillats zum Reststoff 10 : 90 beträgt, ein Anstieg des Wirkungsgrades der Energiegewinnung gering, sogar wenn die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt wird. Somit gibt es einen geringen Vorzug, wenn eine Einrichtung für die Teilverarbeitung des Kraftstoffs bereitgestellt wird.
Ferner sind sehr schwerwiegende Bedingungen zum Erhöhen des Destillats auf ein solches Ausmaß notwendig, dass das Verhältnis der Heizwerte des Destillats zum Reststoff 60 : 40 übersteigt. Darüber hinaus übersteigt die Menge an Sauerstoff, welcher im Gasturbinen-Abgas enthalten ist, die notwendige Menge zum Wiederverbrennen des Abgases. Daraus folgend steigt der Abgasverlust an.
Als drittes wird die teilweise Wasser-Gas Vergasung der Kohle unter Darstellung der folgenden praktischen Beispiele hiernach beschrieben.
Beispiel C-1
Eine teilweise Wasser-Gas Vergasung von 1.000 kg/hr der folgenden Kohle wird im Fließbett-Vergaser bei einer Temperatur von ungefähr 830°C und bei einem Gewichtsverhältnis von Wasserdampf zu Kohle (Wasserdampf/Kohle) = 0,3 unter Verwendung der Vorrichtung von 1 durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt.
Nach der Entstaubung und Entschwefelung wird das Destillat als Gasturbinen-Kraftstoff unter Aufrechterhaltung des Zustands der hohen Temperatur und des Druckes dessen verwendet. Der Reststoff wird als Kessel-Kraftstoff verwendet.
Rohmaterial Kohle

Reststoff

Erzeugungsrate: 300 kg/hr
Flüchtige Bestandteile: 3% pro Gewicht
Fixierte Kohle: 80% pro Gewicht
Asche: 17% pro Gewicht
Heizwert: 5.500 kcal/kg

Destillat: Gas-Bestandteil, Öl-Bestandteil und Wasser-Gas-Bestandteil
Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 632 Nm³/hr
Heizwert: 2.500 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 200 kg/hr
Heizwert: 6.500 kcal/kg

Wasser

Erzeugungsrate: 500 kg/hr

Die zuvor genannten Destillate (nämlich der Wasser-Bestandteil und der Öl-Bestandteil) werden der Gasturbine zugeführt und darin verbrannt. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Der zuvor genannte Reststoff wird unter Zuführung des Gasturbinen-Abgases an den Kessel verbrannt. Daraus folgend erhöht sich der Wirkungsgrad der Energiegewinnung auf ungefähr 45%.
Im Gegensatz dazu beträgt im Falle, dass Dampf einfach unter Verbrennen der zuvor genannten Kohle mittels des Kessels erzeugt wird, und das elektrische Energie durch die Dampfturbine erzeugt wird, der Wirkungsgrad der Energiegewinnung ungefähr 39%.
Beispiel C-2
Eine teilweise Wasser-Gas Vergasung der Kohle von Beispiel C-2 wird unter Verwendung der Vorrichtung von 2 durchgeführt, und zwar ähnlich wie im Falle von Beispiel C-1. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Das Destillat wird nach einer Entstaubung und Entschwefelung durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht durch den Trennungstank davon getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt. Der Na-Gehalt, K-Gehalt und V-Gehalt beträgt jeweils 0,5 ppm oder so.
Der Gas-Bestandteil und der Öl-Bestandteil werden Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Reststoff und die getrennte Wasserschicht werden als Kessel-Kraftstoff verwendet.
Beispiel C-3
Eine teilweise Wasser-Gas Vergasung der Kohle wird unter Verwendung der Vorrichtung von 3 durchgeführt, und zwar ähnlich wie im Falle von C-1. Als Ergebnis werden ein Destillat und Reststoff erlangt. Das Destillat wird nach Entstaubung und Entschwefelung durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt. Der Öl-Bestandteil wird in ein raffiniertes Destillat und restliches Pech durch Destillation unter reduziertem Druck getrennt.
Der Gas-Bestandteil und das raffinierte Destillat werden als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Reststoff, die getrennte Wasserschicht und der restliche Pech werden als Kessel-Kraftstoff verwendet. Dann werden die Kraftstoffe unter Zuführung von Luft verbrannt. Ein Schwefel-Gehalt beträgt jeweils im Gas-Bestandteil und flüssigen Bestandteil 0,52% pro Gewicht. Jede Konzentration an Na-Gehalt, K-Gehalt und V-Gehalt beträgt 0,1 ppm pro Gewicht. Daher tritt, sogar wenn ein solcher Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird, keine Korrosion der Turbinenschaufel und so weiter für eine lange Zeitperiode auf.
Beispiel C-4
Eine teilweise Wasser-Gas Vergasung der Kohle wird unter Verwendung der Vorrichtung von 3 durchgeführt, und zwar ähnlich wie im Falle von Beispiel C-1. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Das Destillat selber wird durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt. Der Öl-Bestandteil wird in ein raffiniertes Destillat und ein Reststoff durch Destillation unter reduziertem Druck getrennt.
Der Gas-Bestandteil und das raffinierte Destillat werden als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Reststoff, die getrennte Wasserschicht und der Rückstand werden als Kessel-Kraftstoff verwendet. Dann werden diese Kraftstoffe unter Zuführung von Luft verbrannt. Ein Schwefel-Gehalt beträgt jeweils im Gas-Bestandteil und flüssigen Bestandteil 0,95% pro Gewicht. Der Na-Gehalt, K-Gehalt und V-Gehalt beträgt jeweils 0,1 ppm pro Gewicht. Daher tritt, sogar wenn ein solcher Gasturbinen-Kraftstoff verwendet wird, keine Korrosion der Turbinenschaufel und so weiter auf.
Beispiel C-5
Das in Beispiel C-1 erlangte Destillat wird der Gasturbine zugeführt und dann darin verbrannt. Der Reststoff wird dem Kessel zugeführt. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von 580°C. Ferner wird die Abgaswärme durch den Wärmerückgewinnungs-Kessel rückgewonnen. Daher wird der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung verbessert, und zwar im Vergleich des Falles, bei welchem einfach die Kohle im Kessel verbrannt und Dampf erzeugt wird.
Beispiel C-6
Das im Beispiel C-2 erlangte Destillat wird der Gasturbine zugeführt und dann darin verbrannt. Das Gasturbinen-Abgas wird dem Kessel zugeführt und ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% Volumen an Sauerstoff. Der Reststoff wird unter Verwendung dieses Gases verbrannt. Daraus folgend erreicht der thermische Wirkungsgrad der Kombikraftwerk-Energiegewinnung 46%.
Ähnlich wie im Falle der A-Serien der Beispiele ist es sehr einfach bei diesen Beispielen der C-Serien das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff zum vorteilhaften durchführen der Kombikraftwerk-Energiegewinnung zu erlangen.
Ferner, im Falle dass das Volumen des zu extrahierenden Destillats und das Verhältnis der Wärmemenge des Destillats zum Reststoff 10 : 90 beträgt, ist eine Zunahme des Wirkungsgrades der Energiegewinnung gering, sogar wenn die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt wird. Somit gibt es einen geringen Vorzug darin, wenn eine Einrichtung für die Teilverarbeitung des Kraftstoffs bereitgestellt wird.
Darüber hinaus sind sehr schwerwiegende Bedingungen zum Erhöhen des Volumens des Destillats auf ein solches Ausmaß, dass das Verhältnis der Wärmemenge des Destillats zum Reststoff 60 : 40 übersteigt notwendig. Darüber hinaus übersteigt die Menge an Sauerstoff, welcher im Gasturbinen-Abgas enthalten ist, die notwendige Menge zum Wiederverbrennen des Abgases. Daraus folgend nimmt der Abgasverlust zu.
Viertens wird die teilweise Verbrennungsvergasung der Kohle unter Darstellung der folgenden praktischen Beispiele im folgenden beschrieben.
Beispiel D-1
Zunächst werden 1.000 kg/hr der folgenden Kohle 500 kg/hr des Hochdruckdampfes und 130 kg/hr an Sauerstoff dem Fließbett-Vergaser zugeführt, und darauffolgend wird die teilweise Verbrennungsvergasung von einer solchen Kohle bei einer Temperatur von ungefähr 1.100°C bei einem Druck von 40 atm unter Verwendung der Vorrichtung von 1 durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt.
Rohmaterial Kohle

Feuchtigkeitsgehalt: 25% pro Gewicht
Flüchtige Bestandteile: 30% pro Gewicht (Trockenbasis)
Fixierter Kohlenstoff: 51% pro Gewicht (Trockenbasis)
Asche: 17% pro Gewicht (Trockenbasis)
Heizwert: 5.780 kcal/kg (Trockenbasis)

Reststoff

Erzeugungsrate: 400 kg/hr
Flüchtige Bestandteile: 1% pro Gewicht
Fixierte Kohle: 43% pro Gewicht
Asche: 56% pro Gewicht
Heizwert: 5.000 kcal/kg

Erzeugungsrate: 652 Nm³/hr
Heizwert: 2.600 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 80 kg/hr
Heizwert: 8.000 kcal/kg

Wasser

Erzeugungsrate: 550 kg/hr

Die Destillate werden entstaubt und entschwefelt und werden dann als Gasturbinen-Kraftstoff in der Bedingung bei einer hohen Temperatur und einem hohen Druck verwendet. Der Reststoff wird als Kessel-Kraftstoff verwendet. Somit kann die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt werden.
Beispiel D-2
Eine teilweise Verbrennungsvergasung der Kohle wird unter Verwendung der Vorrichtung von 2 durchgeführt, und zwar ähnlich wie im Falle von Beispiel D-1. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Nachdem das Destillat entstaubt und entschwefelt ist, wird das Destillat durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht davon durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und Öl-Bestandteil erlangt.
Der Gas-Bestandteil und der Öl-Bestandteil werden als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Reststoff und die getrennte Wasserschicht im Destillat werden als de Kessel-Kraftstoff verwendet.
Das erlangte Destillat wird der Gasturbine zugeführt und dann darin verbrannt. Das Gasturbinen-Abgas wird dem Kessel zugeführt. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Der verbleibende Bestandteil wird unter Verwendung dieses Gasturbinen-Abgases verbrannt. Daraus folgend erreicht der thermische Wirkungsgrad der Kombikraftwerk-Energiegewinnung 46%. Daher, sogar wenn ein solcher Gasturbinen-Kraftstoff in einer Gasturbine verwendet wird, tritt keine Korrosion der Turbinenschaufel und so weiter auf.
Beispiel D-3
Eine teilweise Verbrennungsvergasung der Kohle wird unter Verwendung der Vorrichtung von 3 durchgeführt, und zwar ähnlich wie im Falle von Beispiel D-1. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Nachdem das Destillat entstaubt und entschwefelt ist, wird das Destillat durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht davon durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt. Der Öl-Bestandteil wird in ein raffiniertes Destillat und ein restliches Pech durch Destillation unter reduziertem Druck getrennt.
Der Gas-Bestandteil und das raffinierte Destillat werden als der Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Reststoff, die getrennte Wasserschicht und das restliche Pech werden als der Kessel-Kraftstoff verwendet. Dann werden diese Kraftstoffe unter Zuführung von Luft verbrannt. Ein Schwefel-Gehalt beträgt jeweils im Gas-Bestandteil und flüssigen Bestandteil 0,6% pro Gewicht. Der Na-Gehalt, K-Gehalt und V-Gehalt beträgt jeweils 0,5 ppm pro Gewicht. Daher, sogar wenn ein solcher Gasturbinen-Kraftstoff in einer Gasturbine verwendet wird, tritt keine Korrosion der Turbinenschaufel und so weiter für eine lange Zeitperiode auf.
Beispiel D-4
Das in Beispiel D-1 erlangte Destillat wird der Gasturbine zugeführt und dann darin verbrannt. Der Reststoff wird dem Kessel zugeführt. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von 580°C. Ferner wird Dampf durch den Abgasrückgewinnungs-Kessel erzeugt. Somit wird elektrische Energie durch die Dampfturbine gewonnen.
Ähnlich wie im Falle der A-Serien der Beispiele ist es bei diesen Beispielen der D-Serien sehr einfach das Destillat als ein Gasturbinen-Kraftstoff zum vorteilhaften Durchführen der Kombikraftwerk-Energiegewinnung zu erlangen.
Ferner, im Falle dass das Volumen des zu extrahierenden Destillats und das Verhältnis der Wärmemenge des Destillats zum Reststoff 10 : 90 beträgt, ist eine Zunahme des Wirkungsgrades der Energiegewinnung gering, sogar wenn die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt wird. Somit gibt es nur einen geringen Vorzug wenn eine Vorrichtung für die Teilverarbeitung des Kraftstoffs bereitgestellt wird.
Ferner sind sehr schwerwiegende Bedingungen zum Erhöhen des Destillats auf ein solches Ausmaß, dass das Verhältnis der Wärmemenge des Destillats zum Reststoff 60 : 40 übersteigt, notwendig. Darüber hinaus übersteigt die Menge an Sauerstoff, welcher im Gasturbinen-Abgas enthalten ist, die notwendige Menge dessen zum Wiederverbrennen des Abgases. Daraus folgend nimmt der Abgasverlust zu.
Fünftens wird der thermische Abbau von Schweröl unter Darstellung der folgenden praktischen Beispiele im folgenden beschrieben.
Beispiel E-1 (Verwendung des Visbreaking-Verfahrens)
Zunächst werden 1.000 kg/hr des folgenden Schweröls unter Druck einem Heizofen zugeführt. Dann wird der thermische Abbau des Schweröls bei einer Temperatur von 480°C durchgeführt. Daraus folgend wird eine Seitenreaktion durch Zufügung von Abschrecköl an den Heizer gestoppt. Danach wird das Schweröl dem Bodenbereich einer Destillations-Spalte zugeführt, so dass ein Destillat und ein Reststoff erlangt werden.
Rohmaterial Schweröl: Iranisches Leicht-Restöl unter reduziertem Druck

Spezifische Dichte: 1,01 (15/4°C)
Viskosität: 100.000 cSt (50°C)
Schwefel-Gehalt: 3,6% pro Gewicht

Reststoff

Erzeugungsrate: 665 kg/hr
Spezifische Dichte: 1,03 (15/4°C)
Viskosität: 45.000 cSt (50°C)
Schwefel-Gehalt: 3,9% pro Gewicht
Prozentualer Inhalt von Materialien mit hohem Schmelzpunkt (≥ 350°C): 78,5% pro Gewicht
Heizwert: 9.000 kcal/kg

Destillate: Gas-Bestandteil und Öl-Bestandteil
Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 35 kg/hr
Heizwert: 10.400 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 300 kg/hr
Heizwert: 10.000 kcal/kg

Die Destillate werden der Gasturbine zugeführt und darin verbrannt. Das Gasturbinen-Abgas wird dem Kessel zugeführt und ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Der Reststoff wird unter Verwendung dieses Gases verbrannt. Daraus folgend erreicht der thermische Wirkungsgrad der Kombikraftwerk-Energiegewinnung 46%.
Verglichen mit der Tatsache, dass der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung ungefähr 40% beträgt wenn Dampf erzeugt wird, indem einfach das Schweröl dem Kessel zugeführt wird und elektrische Energie durch die Dampfturbine gewonnen wird, verbessern die beschriebenen Ausführungsformen den thermischen Wirkungsgrad der Energiegewinnung beträchtlich.
Beispiel E-2 (Verwendung eines Fluid-Verkoken-Verfahrens)
Zunächst werden 1.000 kg/hr des folgenden Schweröls einem Reaktor zugeführt. Dann wird der thermische Abbau des Schweröls bei einer Temperatur von 500°C durchgeführt und wird in ein Destillat und in ein Reststoff getrennt. Darauffolgend wird der vom Bodenteil des Reaktors extrahierte Reststoff einer Brennkammer zugeführt. Dann wird Luft in diese Kammer geblasen und der Reststoff erwärmt. Ein Teil des Koks wird von einem mittleren Teil der Brennkammer extrahiert. Ferner wird der verbleibende Koks vom Bodenteil der Brennkammer an den Reaktor zirkuliert.

Rohmaterial Schweröl: Rückstandsöl unter reduziertem Druck bei einer Temperatur ≥ 566°C
Condorason Kohlenstoff Reststoff: 26,5% pro Gewicht
Spezifische Dichte: 1,05 (15/4°C)
Vanadium-Gehalt: 890 ppm pro Gewicht
Schwefel-Gehalt: 3,9% pro Gewicht

Reststoff

Erzeugungsrate an Koks: 260 kg/hr
Schwefel-Gehalt: 5% pro Gewicht
Heizwert: 6.000 kcal/kg

Destillate: Gas-Bestandteil und Öl-Bestandteil
Reaktor Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 130 kg/hr
Heizwert: 10.400 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil (Naphtha- und Leichtöl)

Erzeugungsrate: 540 kg/hr
Heizwert: 10.000 kcal/kg

Der gesamte Gas-Bestandteil des Destillats und ein Teil des Öl-Bestandteils davon werden als die Gasturbinen-Kraftstoffe verwendet. Der Rest des Öl-Bestandteils und der Reststoff werden als Kessel-Kraftstoffe verwendet.
Beispiel E-3 (Verwendung eines verzögerten Verkoken-Verfahrens)
Zunächst werden 1.000 kg/hr des folgenden Schweröls dem Bodenbereich einer Destillations-Spalte zugeführt. Dann wird das Schweröl in ein Destillat und ein Reststoff (nämlich eine hochsiedende Flüssigkeit) getrennt. Darauffolgend untergeht der vom Bodenbereich der Destillationskammer extrahierte Reststoff dem thermischen Abbau bei einer Temperatur von 470°C in einem Heizofen, und zwar auf ein solches Ausmaß, dass kein Koks-Gehalt bewirkt wird. Dann wird der Reststoff einer Kokstrommel zugeführt.
Danach wird der Reststoff in das Destillat und den Reststoff (nämlich Koks) getrennt. Dieser wird ferner in ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil getrennt.
Rohmaterial Schweröl: Minas Rückstandsöl unter reduziertem Druck

Restlicher Kohlenstoff: 10,9% pro Gewicht
Spezifische Dichte: 0,939 (15/4°C)
Schwefel-Gehalt: 0,16% pro Gewicht

Reststoff

Erzeugungsrate von Koks: 191 kg/hr
Schwefel-Gehalt: 0,4% pro Gewicht
Heizwert: 6.000 kcal/kg

Destillate: Gas-Bestandteil und Öl-Bestandteil
Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 70 kg/hr (10 mol% an Wasserstoff, 36 mol% an Methan, 18 mol% an Ethan, 18 mol% an Ethylen, 21 mol% an Propan, 21 mol% an Propylen, 15 mol% an Butan und 15 mol% an Buten)
Heizwert: 10.400 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil (Naphtha- und Leichtöl)

Erzeugungsrate: 739 kg/hr
Heizwert: 10.000 kcal/kg

Der gesamte Gas-Bestandteil der Destillate und ein Teil des Öl-Bestandteils davon werden als Gasturbinen-Kraftstoffe verwendet. Der Rest des Öl-Bestandteils und der Reststoff werden als Kessel-Kraftstoffe verwendet.
Beispiel E-4 (Verwendung eines EUREKA-Verfahrens)
Zunächst werden 1.000 kg/hr des folgenden Schweröls dem Bodenbereich einer Destillations-Spalte zugeführt. Dann wird das Schweröl in ein Destillat und ein Reststoff (nämlich eine Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt) getrennt. Darauffolgend untergeht der von Bodenbereich der Destillations-Spalte extrahierte Reststoff dem thermischen Abbau bei einer Temperatur von 400°C in einem Heizer auf jenes Ausmaß, das kein Koks-Gehalt bewirkt wird. Dann wird der Reststoff einem Reaktor zugeführt. Danach wird der thermische Abbau des Reststoffs weiter für zwei Stunden durchgeführt, indem Dampf in den Reaktor geblasen wird. Darauffolgend wird das von Reaktor erlangte Destillat der zuvor genannten Destillations-Spalte hinzugefügt und wird in das Destillat und den Reststoff getrennt. Nach Vollendung der Kühlung wird Pech aus dem Bodenbereich des Reaktors ausgestoßen. Das Pech wird in flockengleiche Stücke geschnitten, welche als Kessel-Kraftstoffe verwendet werden. Das Destillat wird ferner in ein Gas-Bestandteil, kondensiertes Wasser und ein Öl-Bestandteil getrennt. Ferner wird der Öl-Bestandteil in ein Leichtöl-Bestandteil und Schweröl-Bestandteil getrennt. Der Gas-Bestandteil und der Leichtöl-Bestandteil werden als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet, während der Schweröl-Bestandteil und der Pech als Kessel-Kraftstoff verwendet werden.

Rohmaterial Schweröl: Rückstandsöl unter reduziertem Druck bei einer Temperatur ≥ 500°C
Restlicher Kohlenstoff: 20% pro Gewicht
Spezifische Dichte: 1,017 (15/4°C)
Vanadium-Gehalt: 200 ppm pro Gewicht
Schwefel-Gehalt: 3,9% pro Gewicht

Reststoff

Erzeugungsrate von Pech: 290 kg/hr
Vanadium-Gehalt: 690 ppm pro Gewicht
Schwefel-Gehalt: 5,7% pro Gewicht
Heizwert: 9.000 kcal/kg

Destillate: Gas-Bestandteil, kondensiertes Wasser und Öl- Bestandteil
Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 90 kg/hr (Schwefel-Gehalt 13% pro Gewicht)
Heizwert: 10.400 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil (Leichtöl-Bestandteil und Schweröl-Bestandteil)

Erzeugungsrate von Leichtöl-Bestandteil: 320 kg/hr
Heizwert davon: 10.000 kcal/kg
Erzeugungsrate von Schweröl-Bestandteil: 400 kg/hr
Heizwert davon: 9.000 kcal/kg

Der gesamte Gas-Bestandteil und der Leichtöl-Bestandteil der Destillate werden der Gasturbine als Kraftstoffe dafür zugeführt. Ferner wird elektrische Energie unter Verwendung der Gasturbine gewonnen. Der Schweröl-Bestandteil und das Pech des Reststoffs werden als Kessel-Kraftstoff verwendet um Dampf zu erzeugen. Ferner wird elektrische Energie unter Verwendung der Dampfturbine gewonnen.
Beispiel E-5
Ein thermischer Abbau des Schweröls wird ähnlich wie im Falle von Beispiel E-1 durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Nachdem das Destillat entschwefelt ist, wird das Destillat gekühlt und getrennt, und ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil werden erlangt.
Der Gas-Bestandteil wird einer Gasturbine zum Verbrennen von Gas zugeführt, und der Öl-Bestandteil wird einer Gasturbine zum Verbrennen von Öl zugeführt. Somit wird die Energiegewinnung durchgeführt. Der Reststoff wird als Kessel-Kraftstoff verwendet und wird unter Zuführung von Luft dazu verbrannt. Ein Schwefel-Gehalt jeweils im Gas- Bestandteil und dem flüssigen Bestandteil beträgt ein % pro Gewicht. Eine Summe aus Na-Gehalt und K-Gehalt ist nicht höher als 0,5 ppm pro Gewicht. Ferner ist ein Vanadium-Gehalt, nicht höher als 0,5 ppm pro Gewicht. Daher tritt sowohl im Falle der Gasturbine zum Verbrennen von Gas als auch im Falle der Gasturbine zum Verbrennen von Öl keine Korrosion bei der Turbinenschaufel und so weiter auf.
Beispiel E-6
Das in Beispiel E-1 erlangte Destillat wird einer Gasturbine zugeführt und dann darin verbrannt. Der Reststoff wird dem Kessel zugeführt. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von 580°C. Ferner wird Dampf durch den Wärmerückgewinnungs-Kessel erzeugt. Somit wird elektrische Energie durch die Dampfturbine gewonnen.
Beispiel E-7 (Kontakt Verkoken von Bitumen)
Zunächst werden 1.000 kg/hr des folgenden Rohmaterials durch einen Spulenerwärmer derart erwärmt, dass das Rohmaterial in einen flüssigen Zustand gebracht wird. Dann wird das Rohmaterial dem Reaktor zugeführt. Darauffolgend wird der thermische Abbau des Rohmaterials bei einer Temperatur von 480°C durchgeführt und wird in ein Destillat und ein Reststoff getrennt. Darauffolgend wird der Reststoff (welcher auf einem Keimkoks anhaftet), welcher vom Bodenbereich des Reaktors extrahiert wird, einer Heizkammer zugeführt. Dann wird Luft in diese Kammer geblasen und der Reststoff wird erwärmt. Ein Teil des erwärmten Koks wird vom unteren Bereich der Heizkammer zum Reaktor zirkuliert. Ferner wird ein Teil des Koks vom mittleren Bereich der Heizkammer extrahiert.

Rohmaterial Trockenteer: Great Canadian Oil Sand Bitumen
Ramsbottom Kohlenstoff Reststoff: 11% pro Gewicht
Spezifische Dichte: 1,016 (20/4°C)
Viskosität: 11.000 cSt (38°C)
Vanadium-Gehalt: 140 ppm pro Gewicht
Schwefel-Gehalt: 4,7% pro Gewicht

Reststoff

Erzeugungsrate von Pech-Koks: 650 kg/hr
Schwefel-Gehalt: 6% pro Gewicht
Heizwert: 9.000 kcal/kg

Destillate: Gas-Bestandteil und Öl-Bestandteil
Reaktor Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 30 kg/hr
Heizwert: 10.400 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil (Leichtöl und Diesel Schweröl)

Erzeugungsrate: 320 kg/hr
Heizwert: 10.000 kcal/kg

Die Destillate werden als Gasturbinen-Kraftstoffe verwendet. Der Reststoff wird als Kessel-Kraftstoff verwendet.
Beispiel E-8 (Visbreaking-Verfahren und Heizöl C)
Zunächst werden 1.000 kg/hr des folgenden Schweröls bei einem Druck 20 kg/cm²G einem Erwärmer zugeführt. Dann wird der thermische Abbau des Schweröls bei einer Temperatur von 500°C durchgeführt. Darauffolgend wird eine Seitenreaktion durch Hinzufügung von Abschrecköl an den Erwärmer gestoppt. Danach wird das Schweröl dem Bodenbereich einer Destillations-Spalte zugeführt, so dass ein Destillat und ein Reststoff (nämlich einer hochviskose Flüssigkeit) bei 290°C erlangt werden.

Rohmaterial Schweröl: Heizöl C #2
Flammpunkt: 80°C
Viskosität: 100 cSt (50°C)
Schwefel-Gehalt: 1,5% pro Gewicht
Heizwert: 9.400 kcal/kg

Reststoff

Erzeugungsrate: 670 kg/hr
Schwefel-Gehalt: 2,1% pro Gewicht
Heizwert: 9.000 kcal/kg

Destillate: Öl-Bestandteil
Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 330 kg/hr
Spezifische Dichte: 0,80 (15/4°C)
Heizwert davon: 10.212 kcal/kg

Das Destillat wird als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet und der Reststoff wird als Kessel-Kraftstoff verwendet.
Beispiel E-9 (thermischer Abbau von Heizöl C unter atmosphärischem Druck)
Zunächst wurden 1.000 kg des folgenden Schweröls bei einer Temperatur von 450°C behandelt, indem das Schweröl in einen Kolben getan wurde und das Schweröl dann von außen erwärmt wurde. Ferner wurde der thermische Abbau bei atmosphärischem Druck stapelweise durchgeführt. Als Ergebnis wurden ein Destillat und ein Reststoff (nämlich eine hochviskose Flüssigkeit) bei einer Temperatur von 206°C erlangt.
Rohmaterial Heizöl C (IFO-280 hergestellt von Mitsubishi Oil Co., Ltd.

Flammpunkt : 111°C
Viskosität: 278 cSt (50°C)
Schwefel-Gehalt: 2,35% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,20% pro Gewicht
Kohlenstoff Reststoff: 8,88% pro Gewicht
Na-Gehalt: 12,6 ppm pro Gewicht
K-Gehalt: 0,1 ppm pro Gewicht
V-Gehalt: 32,6 ppm pro Gewicht
Brutto Heizwert: 9.800 kcal/kg

Reststoff

Erzeugungsrate: 0,55 kg
Schwefel-Gehalt: 3,1% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,34% pro Gewicht
Kohlenstoff Reststoff: 16% pro Gewicht
Na-Gehalt: 23 ppm pro Gewicht
K-Gehalt: 0,2 ppm pro Gewicht
V-Gehalt: 59 ppm pro Gewicht
Brutto Heizwert: 9.170 kcal/kg

Destillate: Öl-Bestandteil
Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 0,45 kg
Schwefel-Gehalt: 1,4% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,01% pro Gewicht
Kohlenstoff Reststoff: 0,07% pro Gewicht
Na-Gehalt: 0,01 ppm pro Gewicht
K-Gehalt: 0,1 ppm pro Gewicht
V-Gehalt: 0,1 ppm pro Gewicht
Brutto Heizwert: 10.570 kcal/kg

Der Öl-Bestandteil ist für den Gasturbinen-Kraftstoff geeignet, und der Reststoff kann als Kessel-Kraftstoff verwendet werden. Ferner entsprechen die Menge des Öl-Bestandteils und die des Reststoffs der Menge des Kraftstoffs für die Abgas-Wiederverbrennung Kombikraftwerk-Energiegewinnung.
Beispiel E-10 (thermischer Abbau von Heizöl C bei atmosphärischem Druck)
Ähnlich wie im Falle von Beispiel E-9 wurde der thermische Abbau von 1.000 kg des Schweröls von Beispiel E-9 bei einer Temperatur von 450°C bei atmosphärischem Druck in einer angepassten Weise durchgeführt. Als Ergebnis wurden ein Destillat und ein Reststoff (nämlich eine getrocknete Substanz) bei einer Temperatur von 218°C erlangt. Sogar wenn der Reststoff weiter erwärmt wird, wird die Menge des Destillats beträchtlich reduziert.
Reststoff

Erzeugungsrate: 0,35 kg
Schwefel-Gehalt: 0,7% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,36% pro Gewicht
Kohlenstoff Reststoff: 1% pro Gewicht
Na-Gehalt: 36 ppm pro Gewicht
K-Gehalt: 0,3 ppm pro Gewicht
V-Gehalt: 93 ppm pro Gewicht
Brutto Heizwert: 9.130 kcal/kg

Destillate: Öl-Bestandteil
Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 0,65 kg
Schwefel-Gehalt: 1,4% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,01% pro Gewicht
Kohlenstoff Reststoff: 0,07% pro Gewicht
Na-Gehalt: 0,5 ppm oder weniger pro Gewicht
K-Gehalt: 0,5 ppm oder weniger pro Gewicht
V-Gehalt: 0,5 ppm oder weniger pro Gewicht
Brutto Heizwert: 10.160 kcal/kg

Der Öl-Bestandteil ist als Gasturbinen-Kraftstoff geeignet und der Reststoff ist eine getrocknete Substanz. Ferner sind sehr schwerwiegende Bedingungen zum Erlangen von mehr Destillat notwendig. Die Ausrüstungskosten dafür werden übermäßig. Somit wird tatsächlich die Menge des Destillats unterdrückt, es wird nämlich das Gewicht des Destillats auf 60% pro Gewicht oder so beschränkt (nämlich auf das Ausmaß, dass das Verhältnis des Heizwerts des Destillats zum Reststoff 60% : 40% beträgt). Somit kann der Reststoff zum Kessel transportiert werden, während der Reststoff in einem flüssigen Zustand ist. Der Öl-Bestandteil und der Reststoff, deren Heizwertverhältnis auf einen geeigneten Wert eingestellt ist, sind für die Abgas-Wiederverbrennung Kombikraftwerk-Energiegewinnung geeignet.
Beispiel E-11 (thermischer Abbau von Orimulsion bei atmosphärischem Druck)
Ähnlich wie im Falle von Beispiel E-9 wird der thermischer Abbau von 1.000 kg der folgenden getrockneten Orimulsion bei einer Temperatur von 450°C bei atmosphärischem Druck in einer Stapelweise durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff (nämlich eine getrocknete Substanz) bei einer Temperatur von 282°C erlangt.

Rohmaterial: Orimulsion (Trockenbasis)
Schwefel-Gehalt: 3,51% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,89% pro Gewicht
Kohlenstoff: 84,9% pro Gewicht
Na-Gehalt: 104 ppm pro Gewicht
K-Gehalt: 4 ppm pro Gewicht
V-Gehalt: 444 ppm pro Gewicht
Brutto Heizwert: 9.820 kcal/kg

Reststoff

Erzeugungsrate: 0,35 kg
Schwefel-Gehalt: 4,9% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 1,9% pro Gewicht
Kohlenstoff: 86% pro Gewicht
Na-Gehalt: 400 ppm pro Gewicht
K-Gehalt: 6 ppm pro Gewicht
V-Gehalt: 1.590 ppm pro Gewicht
Brutto Heizwert: 8.850 kcal/kg

Destillate: Öl-Bestandteil
Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 0,65 kg/hr
Schwefel-Gehalt: 2,8% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,23% pro Gewicht
Kohlenstoff : 84% pro Gewicht
Na-Gehalt: 0,01 ppm pro Gewicht
K-Gehalt: 0,1 ppm oder weniger pro Gewicht
V-Gehalt: 0,3 ppm pro Gewicht
Brutto Heizwert: 10.340 kcal/kg

Der Öl-Bestandteil ist als Gasturbinen-Kraftstoff geeignet und der Reststoff hat Eigenschaften, durch welche der Reststoff als Kessel-Kraftstoff verwendet werden kann. Dieses Beispiel enthüllt, dass es ein Limit (beispielsweise 70% oder) des Bereiches des Heizwertverhältnisses gibt, bei welchem das für die Gasturbine geeignete Öl einfach erlangt werden kann. Ferner kann in diesem Fall angesichts der Extraktion des Reststoffs und des Wirkungsgrades der Abgas-Wiederverbrennung das Destillat bei einem weit geringeren Heizwertverhältnis extrahiert werden.
Beispiel E-12 (thermischer Abbau von Heizöl C unter atmosphärischem Druck)
Zunächst wird der thermische Abbau von 100.000 kg/hr des folgenden Schweröls bei einer Temperatur von ungefähr 450°C und bei atmosphärischem Druck unter Verwendung der Vorrichtung von 1 durchgeführt, so dass ein Destillat und ein Reststoff (nämlich eine hochviskose Flüssigkeit) bei einer Temperatur von 206°C erlangt werden.
Rohmaterial Heizöl C (IFO-280 hergestellt von Mitsubishi Oil Co., Ltd.)

Flammpunkt : 111°C
Viskosität: 278 cSt (50°C)
Schwefel-Gehalt: 2,35% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,20% pro Gewicht
Kohlenstoff Reststoff: 8,88 pro Gewicht
Na-Gehalt: 12,6 ppm pro Gewicht
K-Gehalt: 0,1 ppm pro Gewicht
V-Gehalt: 32,6 ppm pro Gewicht
Brutto Heizwert: 9.800 kcal/kg

Reststoff

Erzeugungsrate: 58.480 kg
Schwefel-Gehalt: 3,1% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,34% pro Gewicht
Kohlenstoff Reststoff: 16% pro Gewicht
Na-Gehalt: 23 ppm pro Gewicht
K-Gehalt: 0,2 ppm pro Gewicht
V-Gehalt: 59 ppm pro Gewicht
Brutto Heizwert: 9.170 kcal/kg

Destillate: Öl-Bestandteil
Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 41.520 kg/hr
Schwefel-Gehalt: 1,4% pro Gewicht
Stickstoff-Gehalt: 0,01% pro Gewicht
Kohlenstoff Reststoff: 0,07% pro Gewicht
Na-Gehalt: 0,5 ppm oder weniger pro Gewicht
K-Gehalt: 0,5 ppm oder weniger pro Gewicht
V-Gehalt: 0,5 ppm oder weniger pro Gewicht
Brutto Heizwert: 10.570 kcal/kg

Ferner werden 169 MW/hr an elektrischer Energie durch Zuführung von 41.520 kg/hr des Öl-Bestandteils und 1.190.000 m³/hr an Luft, welche wie oben beschrieben erlangt werden, an die Gasturbine gewonnen. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C, enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff und wird dem Kessel zugeführt, wo der verbleibende Bestandteil verbrannt wird. Somit können 366,6 MW/hr an elektrischer Energie gewonnen werden. Daraus folgend beträgt der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung unter Verwendung des Schweröls gemäß den beschriebenen Ausführungsformen 47%.
Andererseits können im Falle dass das Schweröl nur unter Verwendung eines Kessels verbrannt wird, 455,3 MW/hr an elektrischer Energie gewonnen werden, indem 1.190.000 m³/hr an Luft an 100.000 kg/hr des Schweröls zugeführt werden. Der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung in diesem Fall beträgt 40%.
Im Falle dieses Beispiels gemäß der beschriebenen Ausführungsformen kann die Energiegewinnung unter Zuführung der gesamten Menge (1.190.000 m³/hr) von Luft an die Gasturbine oder alternativ durch Teilen der Luftmenge, welche für die Verbrennung im Kessel benötigt wird, in kleinere Einheiten an Luft und Zuführung der kleineren Einheiten an Luft an den Kessel in Serie erreicht werden.
Wie anhand dieser Beispiele verständlich, ist es sehr einfach das Destillat als Gasturbinen-Kraftstoff zum vorteilhaften Durchführen der Kombikraftwerk-Energiegewinnung zu erlangen.
Ferner ist in dem Fall, dass das Volumen des Destillats unterdrückt wird, und dass das Verhältnis des Heizwerts des Destillats zum Reststoff 10 : 90 beträgt, eine Zunahme des Wirkungsgrades der Energiegewinnung gering, sogar wenn die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt wird. Somit gibt es einen geringen Vorzug, wenn eine Einrichtung für die Teilverarbeitung des Kraftstoffs bereitgestellt wird.
Im übrigen kann eine Menge des Destillats zunehmen, bis das Verhältnis des Heizwerts des Destillats zum Reststoff auf 70 : 30 erhöht wird. Jedoch wird die Extraktion des Reststoffs schwieriger, wenn das Verhältnis größer als 60 : 40 ist. Darüber hinaus übersteigt die Menge an Sauerstoff, welcher im Gasturbinen-Abgas enthalten ist, die notwendige Menge dessen für die Abgas-Wiederverbrennung. Daraus folgend nimmt der Abgasverlust zu.
Sechstens wird die teilweise Verbrennungsvergasung einer Mischung aus Kohle und Schweröl unter Darstellung der folgenden praktischen Beispiele im folgenden beschrieben.
Beispiel F-1
Zunächst werden 1.000 kg/hr der folgenden Mischung aus Kohle und Schweröl, 800 kg/hr an Dampf bei einer Temperatur von 260°C und 735 Nm³/hr an Sauerstoff dem Vergaser zugeführt, und darauffolgend wird die teilweise Verbrennungsvergasung bei einer Temperatur von ungefähr 1.400°C bei einem Druck von 40 atm unter Verwendung der Vorrichtung von 1 durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt.
Kohle

Feuchtigkeitsgehalt: 25% pro Gewicht
Flüchtige Bestandteile: 30% pro Gewicht (Trockenbasis)
Fixierter Kohlenstoff: 51% pro Gewicht (Trockenbasis)
Asche: 17% pro Gewicht (Trockenbasis)
Heizwert: 5.780 kcal/kg (Trockenbasis)
Zuführrate von Kohle: 500 kg/hr
Schweröl: Heizöl C #2
Flammpunkt : 80°C
Viskosität: 100 cSt (50°C)
Schwefel-Gehalt: 1,5% pro Gewicht
Heizwert: 9.400 kcal/kg
Zuführrate von Schweröl: 500 kg/hr

Reststoff

Erzeugungsrate: 600 kg/hr
Flüchtige Bestandteile: 1% pro Gewicht
Fixierter Kohlenstoff: 67% pro Gewicht
Asche: 32% pro Gewicht
Heizwert: 4.000 kcal/kg

Destillate: Gas-Bestandteil, Öl-Bestandteil und Wasser
Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 1.600 Nm³/hr
Heizwert: 2.500 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil
Sehr gering

Erzeugungsrate: 20 kg/hr
Heizwert: 9.800 kcal/kg

Wasser

Erzeugungsrate: 300 kg/hr

Die erlangten Destillate werden der Gasturbine zugeführt und darin verbrannt. Das Gasturbinen-Abgas wird dem Kessel zugeführt, ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Der Reststoff wird unter Verwendung dieses Gases verbrannt. Daraus folgend erreicht der thermische Wirkungsgrad der Kombikraftwerk-Energiegewinnung 46%.
Andererseits wird die gesamte Menge des kesselbezogenen Kraftstoffs vergast und dann wird elektrische Energie unter Verwendung der Gasturbine gewonnen. Ferner wird Dampf aus dem Gasturbinen-Abgas durch den Wärmerückgewinnungs-Kessel erzeugt. Ferner beträgt im Falle, dass die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt wird, der thermische Wirkungsgrad ungefähr 46%. Jedoch sind im Falle der herkömmlichen Vorrichtung, durch welche die gesamte Menge des Kraftstoffs vergast wird, spezielle Gasturbinen- und Kesselsysteme notwendig, und somit sind die Gebäudekosten einer solch herkömmlichen Vorrichtung hoch. Im Gegensatz dazu sind die Gebäudekosten der Vorrichtung der beschriebenen Ausführungsformen gering. Im Falle, dass die bestehende Einrichtung modifiziert wird, kann der herkömmliche Kessel verwendet werden. Darüber hinaus ist die Vergasung der gesamten Menge des Kraftstoffs und die Verarbeitung oder Behandlung von Asche schwierig. Die Gasreinigung sollte bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt werden. Daraus folgend ist der Wärmeverlust groß.
Beispiel F-2
Eine teilweise Verbrennungsvergasung der Mischung aus der Kohle und dem Schweröl wird unter Verwendung der Vorrichtung von 2 durchgeführt, und zwar ähnlich wie im Falle von Beispiel F-1. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Nachdem das Destillat entstaubt und entschwefelt ist, wird das Destillat durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird davon eine Wasserschicht durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt.
Der Gas-Bestandteil und der Öl-Bestandteil werden dem Gasturbinen-Kraftstoff zugeführt. Der Reststoff und die getrennte Wasserschicht im Destillat werden dem Kessel zugeführt. Somit kann die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt werden.
Beispiel F-3
Eine teilweise Verbrennungsvergasung der Mischung aus der Kohle und dem Schweröl wird unter Verwendung der Vorrichtung von 3 durchgeführt, und zwar ähnlich wie im Falle von Beispiel F-1. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Nachdem das Destillat entstaubt und entschwefelt ist, wird das Destillat durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird davon eine Wasserschicht durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt. Der Öl-Bestandteil wird in ein raffiniertes Destillat und in Rest-Pech durch Destillation unter reduziertem Druck getrennt.
Der Gas-Bestandteil und das raffinierte Destillat werden als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Reststoff, die getrennte Wasserschicht und der Rest-Pech werden als Kessel-Kraftstoff verwendet. Dann werden diese Kraftstoffe verbrannt, indem Luft zugeführt wird. Ein Schwefel-Gehalt jeweils des Gas-Bestandteils und des flüssigen Bestandteils beträgt 0,6% pro Gewicht. Ein Na-Gehalt, K-Gehalt und V-Gehalt beträgt jeweils nicht mehr als 0,5 ppm pro Gewicht. Daher tritt keine Korrosion der Turbinenschaufel auf.
Beispiel F-4
Eine teilweise Verbrennungsvergasung der Mischung aus der Kohle und dem Schweröl wird unter Verwendung der Vorrichtung von 3 durchgeführt, und zwar ähnlich wie im Falle von Beispiel F-1. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt. Nachdem das Destillat entstaubt und entschwefelt ist, wird das Destillat durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht davon durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt. Der Öl-Bestandteil wird in ein raffiniertes Destillat und ein Reststoff durch Destillation unter reduziertem Druck getrennt.
Der Gas-Bestandteil und das raffinierte Destillat werden als Gasturbinen-Kraftstoff verwendet. Der Reststoff, die getrennte Wasserschicht und der Rest-Pech werden als Kessel-Kraftstoff verwendet. Dann werden diese Kraftstoffe verbrannt, indem Luft zugeführt wird. Ein Schwefel-Gehalt beträgt jeweils im Gas-Bestandteil und flüssigem Bestandteil 1,0% pro Gewicht. Ein Na-Gehalt, K-Gehalt und V-Gehalt beträgt jeweils nicht mehr als 0,1 ppm pro Gewicht. Daher tritt keine Korrosion der Turbinenschaufel auf.
Beispiel F-5
Das in Beispiel F-1 erlangte Destillat wird der Gasturbine zugeführt und dann darin unter Verwendung der Vorrichtung von 1 verbrannt. Der Reststoff wird dem Kessel zugeführt. Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von 580°C. Ferner wird die Wärmerückgewinnung durch den Wärmerückgewinnungs-Kessel durchgeführt.
Beispiel F-6
Zunächst werden 1.000 kg/hr der Mischung aus Kohle von Beispiel F-1 und Schweröl, wie oben beschrieben, 500 kg/hr an Hochdruckdampf (oder Wasserdampf) und 130 Nm³/hr an Sauerstoff dem Fließbett-Vergaser zugeführt, und darauffolgend wird die teilweise Verbrennungsvergasung von solcher Kohle bei einer Temperatur von ungefähr 1.100°C bei einem Druck von 30 atm unter Verwendung der Vorrichtung von 1 durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und ein Reststoff erlangt.
Kohle

Feuchtigkeitsgehalt: 25% pro Gewicht
Flüchtige Bestandteile: 30% pro Gewicht (Trockenbasis)
Fixierter Kohlenstoff: 51% pro Gewicht (Trockenbasis)
Asche: 17% pro Gewicht (Trockenbasis)
Heizwert: 5.780 kcal/kg (Trockenbasis)
Zuführrate von Kohle: 400 kg/hr
Schweröl: Iranisches leichtes Rückstands-Öl unter reduziertem Druck
Spezifische Dichte: 1,01 (15/4°C)
Viskosität: 100.000 cSt (50°C)
Schwefel-Gehalt: 3,6% pro Gewicht
Zuführrate von Schweröl: 600 kg/hr

Reststoff

Erzeugungsrate: 300 kg/hr
Flüchtige Bestandteile: 3% pro Gewicht
Fixierter Kohlenstoff: 74% pro Gewicht
Asche: 23% pro Gewicht
Heizwert: 4.800 kcal/kg

Destillate: Gas-Bestandteil, Öl-Bestandteil und Wasser
Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 1.500 Nm³/hr
Heizwert: 2.600 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 80 kg/hr
Heizwert: 8.000 kcal/kg

Wasser

Erzeugungsrate: 250 kg/hr

Die Destillate werden entstaubt und entschwefelt und als Gasturbinen-Kraftstoff unter Aufrechterhaltung der Hochtemperatur und des hohen Drucks dessen verwendet. Der Reststoff wird als Kessel-Kraftstoff verwendet. Somit wird die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt.
Wie anhand des Beispiels verständlich, ist es sehr einfach diese Destillate als Gasturbinen-Kraftstoff zum vorteilhaften Durchführen der Kombikraftwerk-Energiegewinnung zu erlangen.
Ferner ist in dem Fall, dass das Volumen des Destillats unterdrückt wird, und das Verhältnis des Heizwerts des Destillats zum Reststoff 10 : 90 beträgt, eine Zunahme des Wirkungsgrades der Energiegewinnung gering, sogar wenn die Kombikraftwerk-Energiegewinnung durchgeführt wird. Somit gibt es einen geringen Vorzug wenn eine Einrichtung für die Teilverarbeitung des Kraftstoffs bereitgestellt wird.
Darüber hinaus kann, obwohl abhängig vom Mischungsverhältnis der Kohle zum Schweröl, eine Menge des Destillats erhöht werden, bis das Verhältnis des Heizwertes des Destillats zum Reststoff auf 70 : 30 oder so erhöht ist. Jedoch wird die Extraktion des Reststoffs schwieriger, wenn das Verhältnis größer als 60 : 40 ist. Darüber hinaus übersteigt die Menge an Sauerstoff, welcher im Gasturbinen-Abgas enthalten ist, die notwendige Menge dessen für die Abgas-Wiederverbrennung. Daraus folgend nimmt der Abgasverlust zu.
Siebtens werden Beispiele, welche unterschiedliche Arten der kesselbezogenen Kraftstoffe verwenden, hier im folgenden beschrieben.
Beispiel G-1
In der Vorrichtung von 4 werden 56.000 kg/hr an Kerosin, welches im Sommer überschüssig ist, als gasturbinenbezogener Kraftstoff verwendet. Ferner werden 92.800 kg/hr des folgenden Schweröls verwendet, welches nicht als kesselbezogener Kraftstoff verwendet werden kann.
Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Der kesselbezogene Kraftstoff kann verbrannt werden, indem nur dieses Abgas verwendet wird. Daraus folgend erreicht der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung 46%.
Kerosin: #1

Flammpunkt: 40°C oder höher
95% Destillationstemperatur: 270°C oder weniger
Heizwert: 10.500 kcal/kg (HHV Basis)
Schweröl: Iranisches leichtes Rückstandsöl unter reduziertem Druck
Spezifische Dichte: 1,01 (15/4°C)
Viskosität: 100.000 cSt (50°C)
Schwefel-Gehalt: 3,6% pro Gewicht

Beispiel G-2
9.505 kg/hr an Kerosin, welches in Beispiel G-1 verwendet wird, wird als gasturbinenbezogener Kraftstoff in der Vorrichtung von 8 angewendet (im übrigen wird der kesselbezogene Kraftstoff, welcher durch Bezugsziffer 102 gekennzeichnet wird, nicht angewendet). Ferner wird die Niedrigtemperatur-Verkohlung von 220.400 kg/hr der folgenden getrockneten Kohle bei einer Temperatur von ungefähr 600°C durchgeführt. Als Ergebnis werden ein Destillat und Holzkohle erlangt. Das Destillat wird durch einen flüssigen Bestandteil gekühlt und gewaschen. Ferner wird eine Wasserschicht davon durch den Trennungstank getrennt. Somit werden ein Gas-Bestandteil und ein Öl-Bestandteil erlangt.
Der Öl-Bestandteil wird in ein raffiniertes Destillat und ein Rest-Pech durch Destillation unter reduziertem Druck getrennt.
Der Gas-Bestandteil und das raffinierte Destillat werden als gasturbinenbezogener Kraftstoff verwendet, und zwar zusammen mit Kerosin. Der Reststoff, die getrennte Wasserschicht und der Rest-Pech werden dem Kessel als Kessel-Kraftstoff zugeführt, und zwar zusammen mit Kohle. Dann werden diese Kraftstoffe unter Zuführung von Luft verbrannt. Ein Schwefel-Gehalt jeweils des Gas-Bestandteils und des flüssigen Bestandteils beträgt 0,52% pro Gewicht. Ein Salzgehalt und V-Gehalt beträgt jeweils 0,5 ppm pro Gewicht. Daher kann ein gasturbinenbezogener Kraftstoff bei einem Betrieb für eine lange Zeitperiode, beispielsweise 8.000 Stunden verwendet werden. Darüber hinaus tritt keine Korrosion der Turbinenschaufel und so weiter auf.
Rohmaterial Kohle (nach Trocknung)

Holzkohle

Erzeugungsrate: 193.100 kg/hr
Flüchtige Bestandteile: 11% pro Gewicht
Fixierte Kohle: 65% pro Gewicht
Asche: 24% pro Gewicht
Heizwert: 6.700 kcal/kg

Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 18.000 Nm³/hr
Heizwert: 7.100 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 11.000 kg/hr
Heizwert: 9.110 kcal/kg

Beispiel G-3
Die Vorrichtung von 5 wird verwendet. Ferner werden 36.050 kg/hr der folgenden Kohle, welche in Beispiel G-2 verwendet wird, als kesselbezogener Kraftstoff angewendet. Darüber hinaus werden 135.800 kg/hr des folgenden Schweröls als kesselbezogener Kraftstoff zum thermischen Abbau verwendet.
Das Schweröl wird unter Druck einem Heizofen zugeführt. Dann wird der thermische Abbau des Schweröls bei einer Temperatur von 500°C durchgeführt. Daraus folgend wird eine Seitenreaktion durch Hinzufügung von Abschreck-Öl an den Heizofen gestoppt. Danach wird das Schweröl dem Bodenbereich einer Destillations-Spalte zugeführt, und ein Destillat und ein Reststoff werden erlangt.
Das Destillat wird entschwefelt und wird als gasturbinenbezogener Kraftstoff verwendet, während eine Hochtemperatur und ein Hochdruck aufrechterhalten werden. Der verbleibende Bestandteil kann zusammen mit Kohle als Kessel-Kraftstoff verwendet werden.
Rohmaterial Schweröl: Iranisches leichtes Rückstands-Öl unter reduziertem Druck

Reststoff

Erzeugungsrate: 75.369 kg
Spezifische Dichte: 1,03 (15/4°C)
Viskosität: 45.000 cSt (50°C)
Schwefel-Gehalt: 3,9% pro Gewicht
Prozentualer Gehalt an Materialien, welche einen hohen Siedepunkt haben
(≥ 350°C): 78,5 pro Gewicht
Heizwert: 9.000 kcal/kg

Destillate: Gas-Bestandteil und Öl-Bestandteil
Gas-Bestandteil

Erzeugungsrate: 5.433 Nm³/hr
Heizwert: 10.125 kcal/Nm³

Öl-Bestandteil

Erzeugungsrate: 54.320 kg/hr
Heizwert: 10.000 kcal/kg

Beispiel G-4 (unter Verwendung von Kohle, thermischem Abbau von Schweröl und Kerosin)
Die Vorrichtung von 6 wird verwendet. Ferner werden 15.500 kg/hr an Kerosin, welches in Beispiel G-1 verwendet wird, als gasturbinenbezogener Kraftstoff verwendet, und 100.000 kg/hr an Kohle, welche in Beispiel G-2 verwendet wird, wird als kesselbezogener Kraftstoff angewendet. Darüber hinaus werden 99.520 kg/hr des Schweröls als kesselbezogener Kraftstoff zum thermischen Abbau verwendet.
Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Der Reststoff und der kesselbezogene Kraftstoff können nur unter Verwendung dieses Abgases verbrannt werden. Daraus folgend erreicht der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung 46%.
Beispiel H-1 (Kombikraftwerk-Energiegewinnung, welche durch eine Energiegewinnungsvorrichtung durchgeführt wird, welche in Nebeneinanderstellung zu einer Ölraffinerie-Fabrik gesetzt wird)
Die Energiegewinnungsvorrichtung von 4 wird in Nebeneinanderstellung zu einer Ölraffinerie-Fabrik gesetzt, welche 15.900 kl/Tag (13.674 t/Tag)an Rohöl als Rohmaterial verwendet.
Das Rohöl wird vollständig behandelt. Die folgenden Erzeugnisse werden von der Ölraffinerie-Fabrik erlangt.

Gas: 250.000 Nm³/Tag
LPG: 450 t/Tag
Petrochemisches Naphtha: 680 t/Tag
Benzin: 2.750 t/Tag
Flugzeug-Kraftstoff: 700 t/Tag
Kerosin: 1.350 t/Tag
Diesel-Leichtöl: 2.300 t/Tag
Summe an Heizöl A, B und C: 3.000 t/Tag
Rückstandsöl unter reduziertem Druck: 1.500 t/Tag
Asphalt: 300 t/Tag
Petroleum Koks und Pech: 400 t/Tag

Unter diesen Erzeugnissen werden 41,9 t/hr des Diesel-Leichtöls der Gasturbine als gasturbinenbezogenes Öl zugeführt. Ferner werden 86 t/hr des Rückstandsöl unter reduziertem Druck dem Kessel als kesselbezogenes Öl zugeführt.
Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Der kesselbezogene Kraftstoff kann nur unter Verwendung dieses Abgases verbrannt werden. Als Ergebnis erreicht der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung 46% (Nettothermischer Wirkungsgrad).
Daraus folgend können das Diesel-Leichtöl und das Rückstandsöl unter reduziertem Druck in elektrische Energie umgewandelt werden, ohne dass eine neue Teilverarbeitungs-Einrichtung aufgebaut zu werden braucht, und ohne dass das Öl an das Energieerzeugungsunternehmen transportiert zu werden braucht.
Beispiel H-2 (Kombikraftwerk-Energiegewinnung, welche durch eine Energiegewinnungsvorrichtung durchgeführt wird, die in Nebeneinanderstellung zu einer Stahlerzeugungsfabrik gesetzt wird)
Die Energiegewinnungsvorrichtung von 4 wird in Nebeneinanderstellung zu einer Stahlerzeugungsfabrik gesetzt.
Ein Koppers Koksofen wird in die Stahlerzeugungsfabrik gesetzt. Somit wird pechhaltige Kohle vollständig abgebaut, um somit Koks und Koksofen-Gas zu erzeugen.

Zuführungsrate an Kohle: 200 t/hr
Erzeugungsrate an Koks: 146 t/hr

Menge an Nebenerzeugnis des Koksofen-Gases: 6.200 Nm³/hr Zusammensetzung des Koksofen-Gases: 56% pro Volumen an Wasserstoff, 27% pro Volumen an Methan, 7% pro Volumen an Kohlenmonoxid, 3% pro Volumen an Kohlenwasserstoff und weitere nicht abbaubare Gas-Bestandteile.

Heizwert des Koksofen-Gases: 4.450 kcal/Nm³

Eisen oder Stahl wird unter Zuführung des zuvor genannten Koks an einen Hochofen hergestellt. Das folgende Hochofen-Gas wird aus dem Hochofen erzeugt, und kann somit der Gasturbine zugeführt werden.
Zusammensetzung des Hochofen-Gases: 3% pro Volumen an Wasserstoff, 24% pro Volumen an Kohlenmonoxid und weitere Arten an nicht entflammbaren Gas-Bestandteilen.

Heizwert des Hochofen-Gases: 800 kcal/Nm³

Im folgenden wird der Fall beschrieben, bei welchem ein Koksofen-Gas verwendet wird.
Eine gesamte Menge des Koksofen-Gases wird der Gasturbine als gasturbinenbezogener Kraftstoff zugeführt. Darüber hinaus werden 85,2 t/hr an pulverisierter Kohle, welche beim Herstellungsprozeß von Koks erzeugt werden, und, wenn notwendig, zusammen mit Kohle zur Kohleherstellung dem Kessel als kesselbezogener Kraftstoff zugeführt.
Das Gasturbinen-Abgas ist bei einer Temperatur von ungefähr 580°C und enthält ungefähr 13% pro Volumen an Sauerstoff. Der kesselbezogene Kraftstoff kann nur unter Verwendung dieses Abgases verbrannt werden. Als Ergebnis erreicht der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung 45% (Nettothermischer Wirkungsgrad).
Daraus folgend kann die elektrische Energie wirksam aus einem Koksofen-Gas und aus pulverisierter Kohle erlangt werden, ohne dass eine Teilverarbeitungs-Einrichtung neu aufgebaut zu werden braucht.
Beispiel H-3 (Kombikraftwerk-Energiegewinnung, welche durch eine Energiegewinnungsvorrichtung durchgeführt wird, welche in Nebeneinanderstellung zu einer chemischen Fabrik gesetzt wird)
Die Energiegewinnungsvorrichtung von 4 wird in Nebeneinanderstellung zu einer chemischen Fabrik gesetzt, welche eine Naphtha-bildende Fabrik, eine Allzweck Kunstharzfabrik und eine Chemieerzeugnis Fabrik enthält.

Naphtha wird der Naphtha-bildenden Fabrik zugeführt, und die Naphtha-bildung des Naphthas wird vollständig erreicht.
Behandlungsrate von Naphtha: 1.000.000 t/Jahr
Erzeugungsrate an Ethylen: 350.000 t/Jahr
Erzeugungsrate an Propylen: 170.000 t/Jahr
Erzeugungsrate an Benzol: 56.000 t/Jahr
Erzeugungsrate an Off-Gas
Erzeugungsrate hinsichtlich Methan: 87.000 t/Jahr
Heizwert hinsichtlich von Methan: 13.300 kcal/kg
Erzeugungsrate an Heizöl und Teer: 39.500 t/Jahr
Heizwert von Heizöl und Teer: 10.500 kcal/kg
Erzeugungsrate an nicht recycelbarem Kunstharz: 55.000 t/Jahr
Heizwert an nicht recycelbarem Kunstharz: 9.300 kcal/kg
Erzeugungsrate an chemischen teergleichem Produkt: 21.000 t/Jahr
Heizwert vom chemischen teergleichen Produkt: 4.800 kcal/kg

Derzeit werden ein Off-Gas, welches von der Naphtha-bildenden Fabrik ausgestoßen wird, teergleiche Substanzen, welche von der Naphthabildenden Fabrik und unterschiedlichen Kunstharz Fabriken ausgestoßen werden, nicht recycelbare Kunstharze, wie zum Beispiel ataktische Polymere, gewaschene Polymere zum Zeitpunkt ändernder Marken und nicht standardisierter Kunstharze durch den Kessel verbrannt. Dann wird Dampf erzeugt und elektrische Energie wird erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung 39% (Nettothermischer Wirkungsgrad).
Ferner wird die Kombikraftwerk-Energiegewinnung unter Verwendung eines Off-Gases, welches bisher dem Kessel als Verbrennungsgas zugeführt wurde, und zwar als gasturbinenbezogener Kraftstoff, und unter Verwendung von Heizöl und Teer, nicht recycelbaren Kunstharzen und chemischen teergleichen Substanzen als kesselbezogener Kraftstoff durchgeführt. Darüber hinaus wird ein Gasturbinen-Abgas dem Kessel zugeführt, und der kesselbezogene Kraftstoff wird darin verbrannt. Daraus folgend erreicht der thermische Wirkungsgrad der Energiegewinnung 46% (Nettothermischer Wirkungsgrad).
Daraus folgend kann elektrische Energie wirksam in einer chemischen Fabrik erlangt werden, ohne dass eine Teilverarbeitungs-Einrichtung neu aufgebaut zu werden braucht, indem ein Off-Gas, welches von einer Naphthabildenden Fabrik ausgestoßen wird, der Gasturbine zugeführt wird, und indem teergleiches Material, nicht recycelbare Kunstharze und teergleiche chemische Substanzen, welche von der naphtha-bildenden Fabrik und unterschiedlichen Kunstharz Fabriken ausgestoßen werden, dem Kessel zugeführt werden. Ferner, wenn notwendig, kann die erlangte elektrische Energie an ein Energieerzeugungsunternehmen verkauft werden.

Claims

Verfahren zur Energiegewinnung mit den Schritten: Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffes (1) (F) in ein Destillat (3)(D) und in einen Reststoff (4)(R), indem eine Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffes (F) durchgeführt wird; Annehmen eines Kraftstoffes für eine Gasturbine (G), welcher nur aus dem Destillat (G) erlangt wird, oder einer Mischung des Kraftstoffes für eine Gasturbine (G) und eines auf eine Gasturbine gerichteten Kraftstoffes (G') als ein Gasturbinen-Kraftstoff (A); Annehmen nur des Reststoffes (R) oder einer Mischung vom Reststoff (R) und mindestens einem Kraftstoff, welcher aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche einen kesselbezogenen Kraftstoff (F) und eine weitere Art eines kesselbezogenen Kraftstoffes (F') enthält, als einen Kessel-Kraftstoff (B); Erzeugen einer elektrischen Energie durch Betreiben einer Gasturbine, welche durch Verbrennen des Gasturbinen-Kraftstoffes (A) in der Gasturbine betrieben wird; und Erzeugen einer elektrischen Energie durch Betreiben einer Dampfturbine, welche durch Dampf (32) betrieben wird, welcher durch Verbrennen des Kessel-Kraftstoffs (B) in einem Kessel (31) erzeugt wird, wobei der kesselbezogene Kraftstoff (F oder F') ein Kraftstoff ist, welcher aus einer Gruppe aus Kohle, schlecht sortierter Kohle, deren flüchtiger Bestandteil nicht weniger als 20% Gewichtseinheit beträgt, Holzkohle, Koks, Heizöl, Rückstandsöl, Pech, Bitumen, Petrolkoks, Karbon, Teersand, Sandöl, welcher aus Teersand erlangt wird, Ölschiefer, Schieferöl, welches aus Ölschiefer erlangt wird, Orinokoteer, Orimulsion, welcher eine wässrige Suspension aus Orinokoteer ist, Asphalt, Alphalt-Emulsion (nämlich emulgierter Asphalt), einer Petroleum-Ölmischung (COM), einer Kohle-Wasser-Mischung (CWM), einem Kohle-Methanolschlamm, einer aus natürlich auftretenden Substanzen resultierenden Masse, wie z. B. Holz, Gras, Fette und Öle, oder Filterkuchen, Plastikmüll, kompostierbarem Abfall, und einer Mischung aus diesen Substanzen ausgewählt ist, und ein Dampf zum Erzeugen von Energie ferner durch Zuführen eines Gasturbinen-Abgases an einen Wärmerückgewinnungs-Kessel erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel-Kraftstoff (B) durch Zuführen eines vom Wärmerückgewinnungs-Kessel ausgestoßenen Abgases an den Kessel wiederverbrannt wird.
Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 1, bei welchem der Kessel-Kraftstoff (B) durch Zuführen eines Gasturbinen-Abgases an den Kessel (31) wiederverbrannt wird.
Verfahren zur Energiegewinnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei welchem die Teilverarbeitung eine Teiltrennungsverarbeitung ist, welche zumindest eines aus einer Gruppe enthält, welche ein Toppen, Flushen, Destillieren, Extrahieren und Dekantieren enthält.
Verfahren zur Energiegewinnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei welchem die Teilverarbeitung eine Teilabbauverarbeitung ist, welche zumindest eines aus einer Gruppe enthält, welche eine Thermolyse, Kohlevergasung, Wasser-Gas-Vergasung, Verbrennungsgas-Vergasung, Hydrierung und Mikrowellen-Bestrahlung enthält.
Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem die Teilverarbeitung bei einer Temperatur in einem Bereich von 250°C bis 500°C durchgeführt wird.
Verfahren zur Energiegewinnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem das Verhältnis der Wärmemenge des Destillats (D) zum Reststoff (R) gleich 20–60% bis 80–40% beträgt.
Verfahren zur Energiegewinnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem mindestens eine Gaskomponente (V) und eine Ölkomponente (O) vom Destillat (D) getrennt werden, und bei welchem die Gaskomponenten (V), die Ölkomponenten (O) oder sowohl die Gaskomponente (V) als auch die Ölkomponente (O) als der Kraftstoff für eine Gasturbine (G) verwendet werden.
Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 7, bei welchem die Ölkomponente (O) in ein raffiniertes Destillat (C) und einen destillierten Reststoff (R') durch Destillieren der Ölkomponente (O) getrennt wird, wobei das raffinierte Destillat (C) als der Kraftstoff für eine Gasturbine (G) verwendet wird, und wobei der destillierte Reststoff (R') im Kessel verwendet wird.
Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem der Gasturbinen-Kraftstoff (A) Natrium, Kalium und Vanadium enthält, wobei das Gesamtgewichtsverhältnis von Natrium und Kalium nicht mehr als 0,5 ppm beträgt, und das Gewichtsverhältnis von Vanadium nicht mehr als 0,5 beträgt.
Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem die Gaskomponente (V) durch eine Gasturbine zum Verbrennen von Gas verbrannt wird, und wobei die Ölkomponente (O) oder das raffinierte Destillat (C) durch eine Gasturbine zum Verbrennen von Öl verbrannt wird.
Vorrichtung zur Energiegewinnung mit: einem Teilverarbeitungsmittel zum Trennen eines kesselbezogenen Kraftstoffes (1)(F) in ein Destillat (3)(D) und einen Reststoff (4)(R), und zwar durch Durchführen einer Teilverarbeitung des kesselbezogenen Kraftstoffs (F); einer Gasturbine, welche durch Verbrennen des Gasturbinen-Kraftstoffes (A) betrieben wird, welcher entweder ein Kraftstoff für eine Gasturbine (G) ist, welcher nur aus dem Destillat (D) erlangt wird, oder eine Mischung des Kraftstoffes für eine Gasturbine (G) und eines auf eine Gasturbine gerichteten Kraftstoffes (G') ist; einem Energiegewinner (24) für die Gasturbine, welcher elektrische Energie durch Betreiben der Gasturbine gewinnt; einem Kessel (31) zum Erzeugen von Dampf (32) durch Verbrennen des Kessel-Kraftstoffes (B), welcher entweder nur der Reststoff (R) oder eine Mischung vom Reststoff (R) und mindestens eines Kraftstoffes ist, welcher aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche einen kesselbezogenen Kraftstoff (F) und eine weitere Art eines kesselbezogenen Kraftstoffes (F'), enthält; einer Dampfturbine, welche durch den Dampf zu betreiben ist, welcher aus dem Kessel ausgestoßen wird; und einem Energiegewinner (34) für die Dampfturbine, welche elektrische Energie durch Betreiben der Dampfturbine erzeugt, wobei der kesselbezogene Kraftstoff (F oder F') ein Kraftstoff ist, welcher aus einer Gruppe aus Kohle, schlecht sortierter Kohle, deren flüchtiger Bestandteil nicht weniger als 20% Gewichtseinheit beträgt, Holzkohle, Koks, Heizöl, Rückstandsöl, Pech, Bitumen, Petrolkoks, Karbon, Teersand, Sandöl, welcher aus Teersand erlangt wird, Ölschiefer, Schieferöl, welches aus Ölschiefer erlangt wird, Orinokoteer, Orimulsion, welcher eine wässrige Suspension aus Orinokoteer ist, Asphalt, Alphalt-Emulsion (nämlich emulgierter Asphalt), einer Petroleum-Ölmischung (CaM), einer Kohle-Wasser-Mischung (CWM), einem Kohle-Methanolschlamm, einer aus natürlich auftretenden Substanzen resultierenden Masse, wie z. B. Holz, Gras, Fette und Öle, oder Filterkuchen, Plastikmüll, kompostierbarem Abfall, und einer Mischung aus diesen Substanzen ausgewählt ist, und wobei die Vorrichtung zur Energiegewinnung ferner enthält: einen Wärmerückgewinnungs-Kessel, in welchem das von der Gasturbine ausgestoßene Abgas (28) eingeführt wird, um Dampf zur Energiegewinnung zu Erzeugen, gekennzeichnet durch ein Abgaszuführmittel zum Zuführen des vom Wärmerückgewinnungs-Kessel ausgestoßenen Abgases an den Kessel (31).
Vorrichtung zur Energiegewinnung nach Anspruch 11, welche ferner ein Abgas-Zuführmittel zum Zuführen des von der Gasturbine ausgestoßenen Abgases an den Kessel enthält.
Verfahren zur Energiegewinnung mit den Schritten: Positionieren einer ersten und zweiten Energiegewinnungsvorrichtung in Nebeneinanderstellung zu einer Einrichtung, von welcher aus ein auf eine Gasturbine gerichteter Kraftstoff und ein kesselbezogener Kraftstoff zugeführt werden kann; Zuführen des auf eine Gasturbine gerichteten Kraftstoffs an eine Gasturbine in der ersten Energiegewinnungsvorrichtung und dann Verbrennen des auf eine Gasturbine gerichteten Kraftstoffs darin; Gewinnen von elektrischer Energie durch Betreiben der Gasturbine in der ersten Energiegewinnungsvorrichtung durch Verwenden eines Abgases zum Betreiben, welcher durch Verbrennen des auf eine Gasturbine gerichteten Kraftstoffs erzeugt wird; Zuführen des kesselbezogenen Kraftstoffes an den Kessel in der zweiten Energiegewinnungsvorrichtung und Verbrennen des kesselbezogenen Kraftstoffes darin durch Verwenden eines aus der Gasturbine ausgestoßenen Abgases; und Gewinnen einer elektrischen Energie durch Betreiben einer Dampfturbine in der zweiten Energiegewinnungsvorrichtung, welche durch Dampf betrieben wird, welcher durch Verbrennen des kesselbezogenen Kraftstoffes erzeugt wird; und ferner durch Erzeugen von Dampf zur Energiegewinnung durch Zuführen eines Gasturbinen-Abgases an einen Wärmerückgewinnungskessel, gekennzeichnet durch Wiederverbrennen des Kessel-Kraftstoffes (B) durch Zuführen eines vom Wärmerückgewinnungskessel ausgestoßenen Abgases an den Kessel.
Verfahren zur Energiegewinnung nach Anspruch 13, bei welchem die Einrichtung mindestens eine Einrichtung ist, welche aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche eine Ölreinigungs-Anlage und eine Stahlerzeugungs-Anlage und eine Chemieanlage enthält.