FR2577983A1 - Hybrid, coal-powered power station - Google Patents
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Abstract
Description
Centrale électrique mixte à charbon
La présente invention concerne une centrale électrique mixte à charbon et plus particulièrement unecentrale électrique mixte à charbon ayant un rendement amélioré.Coal-fired mixed power plant
The present invention relates to a coal-fired power station and more particularly to a coal-fired power station with improved efficiency.
Comme centrales électriques utilisant le charbon, on connait actuellement (a) une centrale électrique dans laquelle une chaudière consommant du charbon finement divisé, un chargeur pour le charbon, un lit fluidisé par la combustion ou un appareil similaire et une turbine à vapeur sont combinés ; (b) une centrale électrique composite à gazéification du charbon dans laquelle un four de gazéification du charbon, une turbine à gaz et une turbine à vapeur sont combinés. Depuis quelques années, on s'est beaucoup intéressé aux centrales électriques composites à gazéification du charbon car elles ont un rendement élevé.En d'autres termes, la centrale électrique composite à gazéification du charbon fonctionne comme suit f le charbon finement divisé traité par un pulvérisateur est converti en gaz dans un four de gazéification du charbon ; le gaz de combustion résultant provenant du four est envoyé à haute température dans une turbine à gaz pour produire de l'énergie électrique ; l'énergie de la chaleur perdue résultante est utilisée dans une chaudière chauffée par la chaleur perdue pour produire de la vapeur d'eau qu'on utilise pour entraîner une turbine à vapeur servant à produire de l'énergie électrique. As coal-fired power plants, there is currently known (a) a power plant in which a boiler consuming finely divided coal, a charger for coal, a fluidized bed by combustion or the like and a steam turbine are combined; (b) a composite coal gasification power plant in which a coal gasification furnace, a gas turbine and a steam turbine are combined. In recent years, there has been a great deal of interest in coal-fired composite power plants because they have a high efficiency; in other words, the coal-fired composite power plant operates as follows f finely divided coal treated with a sprayer is converted to gas in a coal gasification furnace; the resulting combustion gas from the furnace is sent at high temperature to a gas turbine to generate electrical energy; the energy from the resulting waste heat is used in a boiler heated by the waste heat to produce water vapor which is used to drive a steam turbine for producing electrical energy.
Dans la centrale électrique composite à gazéification du charbon ci-dessus, on peut obtenir un meilleur rendement si la température du gaz à introduire dans la turbine à gaz est augmentée. In the above coal gasification composite power plant, better efficiency can be obtained if the temperature of the gas to be introduced into the gas turbine is increased.
Toutefois, le gaz combustible engendré dans le four de gazéification du charbon contient, outre les composants principaux tels que C0, H2 et des hydrocarbures, une quantité importante de poussière de sorte qu'il ne peut pas être utilisé comme combustible pour la turbine à gaz sans subir de traitements supplémentaires.Pour cette raison, on effectue un dépoussiérage à l'aide d'un dispositif de dépoussiérage tel qu'un cyclone. Dans ce cas, le gaz de charbon est toutefois à une température et une pression élevées, de sorte que le dispositif de dépoussiérage risque d'être endommagé thermiquement par les poussières. Il est en outre difficile de collecter ces dernières. However, the combustible gas generated in the coal gasification furnace contains, in addition to the main components such as C0, H2 and hydrocarbons, a significant amount of dust so that it cannot be used as fuel for the gas turbine. without undergoing additional treatments. For this reason, a dedusting is carried out using a dedusting device such as a cyclone. In this case, however, the coal gas is at a high temperature and pressure, so that the dedusting device risks being thermally damaged by the dust. It is also difficult to collect these.
En conséquence, il est de pratique courante de diminuer la température et la pression du gaz produit une fois qu'il est dans une chaudière ou un four similaire ; d'enlever ensuite les poussières; de diriger le gaz vers la turbine à gaz dans laquelle ont lieu la combustion et la production de l'élec- tricité ; et d'envoyer le gaz de combustion résultant à la chaudière chauffée par le gaz perdu.Consequently, it is common practice to decrease the temperature and pressure of the gas produced once it is in a boiler or similar oven; then remove the dust; directing the gas towards the gas turbine in which the combustion and the production of electricity take place; and sending the resulting combustion gas to the boiler heated by the waste gas.
De cette façon, étant donné qu'un gaz combustible à haute température est refroidi par contact avec la vapeur à basse température, on n'utilise pas efficacement l'énergie à haute température du gaz valorisable. In this way, since a high temperature combustible gas is cooled by contact with the low temperature vapor, the high temperature energy of the recoverable gas is not used efficiently.
En outre, bien qu'un tel appareil classique soit réalisé d'une façon très compliquée, son rendement n'est pas suffisamment amélioré.In addition, although such a conventional apparatus is produced in a very complicated manner, its performance is not sufficiently improved.
En conséquence, la présente invention a pour but de fournir une centrale électrique composite ayant un meilleur rendement que celui d'une installation électrique composite classique à gazéification du charbon, la centrale selon la présente invention étant caractérisée par une combinaison plus appropriée d'une turbine à gaz et d'une centrale mixte à charbon. Consequently, the object of the present invention is to provide a composite electric power station having a better efficiency than that of a conventional composite electric installation for coal gasification, the power station according to the present invention being characterized by a more suitable combination of a turbine. gas and a mixed coal power plant.
En d'autres termes, la présente invention concerne une centrale mixte à charbon ayant une efficacité de traitement élevée et dans laquelle la majeure partie, par exemple 90 à 95 %, des cendres de charbon sont enlevées à l'état fondu à partir d'un gaz de combustion à haute température dans des fours de fusion des cendres à haute température et à haute pression en vue d'effectuer un dépoussiérage primaire; des poussières dans le gaz de combustion sont encore enlevées par un cyclone monté dans un four sous pression de combustion de charbon en vue d'effectuer un dépoussiérage secondaire; des poussières dans le gaz de combustion à température et à pression élevées sont encore enlevées à une sortie du four de combustion du charbon en vue d'effectuer un dépoussiérage tertiaire ; le gaz de combustion ainsi traité est dirigé directement dans une turbine à gaz ; d'autre part, on règle la température du gaz de combustion à la sortie du four de combustion du charbon à un niveau prédéterminé en mélangeant le gaz de combustion avec de l'air secondaire ; et on soumet le g z de combustion à un échange de chaleur avec l'air secondaire dans un refroidisseur de poussières disposé sous le four de combustion du charbon. In other words, the present invention relates to a mixed coal power plant having a high processing efficiency and in which the major part, for example 90 to 95%, of coal ash is removed in the molten state from a high temperature combustion gas in high temperature and high pressure ash melting furnaces for primary dust removal; dust in the combustion gas is further removed by a cyclone mounted in an oven under coal combustion pressure in order to carry out secondary dedusting; dust in the combustion gas at high temperature and pressure is further removed at an outlet from the coal combustion furnace for the purpose of performing tertiary dedusting; the combustion gas thus treated is directed directly into a gas turbine; on the other hand, the temperature of the combustion gas at the outlet of the coal combustion furnace is adjusted to a predetermined level by mixing the combustion gas with secondary air; and the combustion gas is subjected to a heat exchange with the secondary air in a dust cooler arranged under the coal combustion furnace.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui sera donnée ci-après en regard du dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est un schéma général d'un mode de réalisation de l'invention; et
- la figure 2 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 1.Other objects, characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which will be given below with reference to the appended drawing in which
- Figure 1 is a general diagram of an embodiment of the invention; and
- Figure 2 is a section along line AA of Figure 1.
La constitution et le fonctionnenrent de la centrale selon la présente invention sont comme suit
De l'air atmosphérique est comprimé, par un compresseur 15 relié coaxialement avec une turbine de gaz 6, à une pression élevée de 10 à 30 ata (pression absolue) soit environ 10 à 3,106Pa, la température de l'air comprimé atteignant 250 à 5000C par un effet de compression adiabatique.The constitution and operation of the plant according to the present invention are as follows
Atmospheric air is compressed, by a compressor 15 coaxially connected with a gas turbine 6, at a high pressure of 10 to 30 ata (absolute pressure), ie approximately 10 to 3.106 Pa, the temperature of the compressed air reaching 250 at 5000C by an adiabatic compression effect.
L'air à cette température et à cette pression est divisé en deux courants qui sont envoyés respectivement à un broyeur à haute pression 18 et à un ajutage d'éjection d'air secondaire 3 par des conduites de liaison 22. Le rapport de division de l'air comprimé est déterminé en fonction du débit nécessaire pour le séchage et la pulvérisation du charbon, et l'opération de division est exécutée par des clapets de division 16 montés dans les conduites de liaison 22.The air at this temperature and at this pressure is divided into two streams which are sent respectively to a high pressure crusher 18 and to a secondary air ejection nozzle 3 by connecting pipes 22. The division ratio of the compressed air is determined as a function of the flow rate required for drying and spraying the carbon, and the division operation is carried out by division valves 16 mounted in the connecting pipes 22.
Dans le broyeur à haute pression 18, le charbon introduit à partir d'une soute à charbon 17 est pulvérisé en vue d'obtenir le charbon finement divisé et ce dernier est séché par l'air débité à haute température et à haute pression et, sous l'action de cet air, la fine poudre de charbon est introduite dans des fours 2 de combustion du charbon et de fusion des cendres, par des conduites à charbon 19, comme on le voit en tirets sur le figure 1. Le charbon finement divisé est brûlé à haute température et à haute pression dans les fours 2 de combution du charbon et de fusion de cendres et produit un gaz de combustion. Les fours 2 de combustion du charbon et de fusion des cendres sont reliés à un four sous pression 1 de combustion du charbon suivant une direction tangentielle par rapport à la paroi de ce four 1, comme le montre la figure 2. Le gaz de combustion est évacué des fours 2 de combustion du charbon pour se diriger dans une section de cyclone 20 disposée dans le four sous pression 1 de combustion de charbon, à une vitesse élevée suivant une direction tangentielle à la paroi du cyclone 20, comme le montre la figure 2. Dans ce cas, la majeure partie, c'est-à-dire 90 à 95 % des cendres de charbon parvient à l'état fondu dans les fours 2 de combustion du charbon et de fusion des cendres et les cendres fondues s'écoulent le long de la paroi interne du four sous pression 1 de combustion du charbon vers une trémie inférieure 23, ce qui réalise un dépoussiérage primaire. Des poussières de charbon non fondues sont enlevées du gaz de combustion par le cyclone 20 et tombent également dans la trémie inférieure 23, ce qui réalise un dépoussiérage secondaire.Ces poussières ou cendres ayant une température élevée atteignent un refroidisseur à poussières 4 installé dans le fond de la trémie inférieure 23 et, dans ce refroidisseur 4, elles sont refroidies par échange de chaleur avec'air secondaire qui est dirigé vers l'ajutage 3 d'éjection d'air secondaire après la traversée du refroidisseur 4 de sorte que les poussières sont réglées de manière à avoir une dureté convenable et sont ensuite déchargées. In the high pressure crusher 18, the coal introduced from a coal bunker 17 is pulverized in order to obtain the finely divided coal and the latter is dried by the air delivered at high temperature and at high pressure, and under the action of this air, the fine charcoal powder is introduced into charcoal combustion and ash melting furnaces 2, through charcoal lines 19, as can be seen in dashes in FIG. 1. Charcoal finely split is burned at high temperature and high pressure in the coal combustion and ash melting furnaces 2 and produces a combustion gas. The coal combustion and ash melting furnaces 2 are connected to a pressurized coal combustion furnace 1 in a tangential direction relative to the wall of this furnace 1, as shown in FIG. 2. The combustion gas is evacuated from the coal combustion ovens 2 to go into a cyclone section 20 disposed in the pressurized coal combustion oven 1, at a high speed in a direction tangential to the wall of the cyclone 20, as shown in FIG. 2 In this case, the major part, that is to say 90 to 95% of the coal ash reaches the molten state in the coal combustion and ash melting furnaces 2 and the molten ash flows out. along the internal wall of the pressurized furnace 1 for burning coal to a lower hopper 23, which achieves primary dedusting. Unmelted coal dust is removed from the combustion gas by the cyclone 20 and also falls into the lower hopper 23, which achieves secondary dusting. These dust or ashes having a high temperature reach a dust cooler 4 installed in the bottom from the lower hopper 23 and, in this cooler 4, they are cooled by heat exchange with secondary air which is directed to the nozzle 3 for ejecting secondary air after passing through the cooler 4 so that the dust is adjusted so as to have a suitable hardness and are then discharged.
D'autre part, le gaz de combustion à haute température et à haute pression, duquel les cendres ont été éliminées par les fours 2 de combustion du charbon et de fusion des cendres et par le cyclone 20, progresse vers la partie supérieure du four sous pression 1 de combustion du charbon et est mélangé avec l'air à haute pression admis à travers l'ajutage 3 d'éjection d'air secondaire, de sorte que la température du gaz de combustion baisse. On règle la température du gaz, après le stade de mélange, à une valeur convenable entre 1000 et 12000C en conformité avec les tolérances concernant sa température à l'entrée de la turbine à gaz 6. On the other hand, the high temperature and high pressure combustion gas, from which the ashes were removed by the coal combustion and ash melting furnaces 2 and by the cyclone 20, progresses towards the upper part of the furnace under coal combustion pressure 1 and is mixed with the high pressure air admitted through the secondary air ejection nozzle 3, so that the temperature of the combustion gas drops. The temperature of the gas is adjusted, after the mixing stage, to a suitable value between 1000 and 12000C in accordance with the tolerances concerning its temperature at the inlet of the gas turbine 6.
Par la suite, un nouvel enlèvement des poussières présente dans le gazde combustion est assuré par un dispositif de dépoussiérage de précision 5 disposé à une sortie du four de combustion 1, jusqu'àl'obtention d'une plage de concentration en poussière que la turbine à gaz 6 peut tolérer,
3 c'est-à-dire quelques mg/Nm3 ou moins, par exemple une plage allant de 10 0 5 mg/Nm3, ce qui réalise un dépoussiérage tertiaire. Le gaz de combustion à haute température et à haute pression, duquel les poussières ont été à peut près parfaitement enlevées, est envoyé dans la turbine à gaz 6 et entralne un générateur d'électricité 7. Après cela, le gaz de combustion est transféré dans un conduit 24 de gaz perdu.Subsequently, a new removal of dust present in the combustion gas is ensured by a precision dust removal device 5 disposed at an outlet of the combustion furnace 1, until a range of dust concentration is obtained that the turbine gas 6 can tolerate,
3 that is to say a few mg / Nm3 or less, for example a range from 10 0 5 mg / Nm3, which achieves tertiary dusting. The high-temperature, high-pressure combustion gas, from which the dust has been almost completely removed, is sent to the gas turbine 6 and drives an electricity generator 7. After that, the combustion gas is transferred to a lost gas conduit 24.
Au stade suivant, le gaz perdu provenant de la turbine à gaz 6 est envoyé par le conduit 24 à une chaudière 8 chauffée par la chaleur perdue dans laquelle est produite la vapeur d'eau pour entraîner une turbine à vapeur 9. En entraînant la turbine à vapeur 9, on fait tourner un générateur à turbine à vapeur 10 pour produire de l'énergie électrique. La vapeur qui a entraîné le générateur à turbine à vapeur 10 est évacuée de la turbine à vapeur 9, condensée dans un condenseur 11, et transférée par une pompe de condensation 12 à un dispositif de désaération 13 dans lequel elle est désaérée, et est renvoyée à la chaudière 8 chauffée par la chaleur perdue. In the next stage, the waste gas from the gas turbine 6 is sent through the conduit 24 to a boiler 8 heated by the waste heat in which the water vapor is produced to drive a steam turbine 9. By driving the turbine steam generator 9, a steam turbine generator 10 is rotated to generate electrical energy. The steam which has driven the steam turbine generator 10 is evacuated from the steam turbine 9, condensed in a condenser 11, and transferred by a condensation pump 12 to a deaeration device 13 in which it is deaerated, and is returned to the boiler 8 heated by the waste heat.
D'autre part, si nécessaire, un dispositif 21 pour désulfurer et dénitrer le gaz perdu peut être installé sur le conduit de gaz perdu 24 et le gaz ainsi désulfuré et dénitré par le dispositif 21 est évacué par une cheminée 14. On the other hand, if necessary, a device 21 for desulfurizing and denitrating the lost gas can be installed on the lost gas conduit 24 and the gas thus desulfurized and denitrated by the device 21 is evacuated by a chimney 14.
A ce propos, il est inutile de dire que la centrale mixte à charbon du type précité doit avoir une structure capable de résist à des pressions élevées étant donné que l'air et le gaz de combustion à traiter sont à une haute pression. Par exemple, le four sous pression 1 de combustion du charbon peut être constitué par un recipient résistant à des pressions élevées revêtu d'un matériau réfractaire, de briques ou similaires, et qui est capable de supporter des pressions élevées de 10 à 30 ata (environ 10 à 3.106Pa). In this regard, it is needless to say that the mixed coal power plant of the aforementioned type must have a structure capable of withstanding high pressures since the air and the combustion gas to be treated are at high pressure. For example, the pressurized coal combustion furnace 1 can be constituted by a container resistant to high pressures coated with a refractory material, bricks or the like, and which is capable of withstanding high pressures from 10 to 30 ata ( about 10 to 3.106 Pa).
Une insufflation appropriée d'air dans l'ajutage 3 d'éjection d'air secondaire et dans les fours 2 de combustion du charbon et de fusion des cendres permet la dénitration du gaz de combustion dans une certaine mesure même dans les fours 1 et 2. Appropriate blowing of air into the nozzle 3 for secondary air ejection and in the coal combustion and ash melting furnaces 2 allows the denitration of the combustion gas to a certain extent even in ovens 1 and 2 .
Avec la centrale mixte à charbon selon l'invention, on peut obtenir les avantages suivants
1) Etant donné que la température et la pression élevées du gaz de combustion du charbon sont soutirées directement sous forme d'énergie pour la turbine, la centrale mixte à charbon selon l'invention peut avoir une plus grande efficacité qu'une centrale thermique classique comprenant en combinaison une chaudière à charbon et un générateur à turbine à vapeur, un four à gazéification de charbon et similaire.With the coal-fired power plant according to the invention, the following advantages can be obtained
1) Since the high temperature and pressure of the coal combustion gas is drawn off directly in the form of energy for the turbine, the mixed coal plant according to the invention can be more efficient than a conventional thermal plant comprising in combination a coal boiler and a steam turbine generator, a coal gasification furnace and the like.
2) La centrale mixte à charbon selon l'invention peut être davantage simplifiée dans son ensemble qu'une centrale à gazéification de charbon. 2) The mixed coal power plant according to the invention can be simplified as a whole more than a coal gasification plant.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8502546A FR2577983A1 (en) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Hybrid, coal-powered power station |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR8502546A FR2577983A1 (en) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Hybrid, coal-powered power station |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2577983A1 true FR2577983A1 (en) | 1986-08-29 |
Family
ID=9316518
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR8502546A Pending FR2577983A1 (en) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Hybrid, coal-powered power station |
Country Status (1)
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|---|---|
| FR (1) | FR2577983A1 (en) |
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