FR2825452A1 - Air separation device integrated with a gas turbine, uses the hot gases from a blast furnace throat to produce oxygen - Google Patents

Air separation device integrated with a gas turbine, uses the hot gases from a blast furnace throat to produce oxygen Download PDF

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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

Compressed air is sent from an air compressor (1) at the inlet or outlet of the combustion chamber (9) to an air separation device (3) and at least one fluid rich in nitrogen is sent from the air separation device to the inlet or outlet of the combustion chamber. A fuel with high calorific power (21) is also sent to the combustion chamber. Air separation device comprises an air compressor (1), a combustion chamber (9) in which at least one chemical reaction occurs producing a very hot gas, an expansion machine (11) for the hot gas and means for sending a fuel of low calorific power (19) to the combustion chamber. All the air for the air separation device comes from the compressor. The means of transferring a fluid rich in nitrogen from the air separation device to the combustion chamber is an expansion machine and all the fluid rich in nitrogen comes from the air separation device. The combustion chamber only receives the two fuels, air from the compressor and/or fluid from the air separation device. The low calorific power fuel comes from a metal production unit such as a blast furnace fed by air from the compressor and/or a fluid enriched in oxygen or nitrogen or argon from the air separation device. An Independent claim is also included for the process for operating this device, by compressing the air, sending a low calorific power fuel to a combustion chamber and sending gas from the combustion chamber to an expansion machine, where the air from the compressor goes to an air separation device and compressed air and/or a fluid enriched in nitrogen from the air separation device is sent to the combustion chamber and/or the expansion machine, and a high calorific power fuel is also sent to the combustion chamber. The two fuels are sent to the combustion chamber simultaneously. The high calorific power fuel is natural gas and the low calorific power fuel is a gas from the throat of a blast furnace, a coking oven or gasification of carbon or petroleum residue, or a biogas. The high calorific power fuel has a calorific value greater than 7000 kcal/Nm<3>, preferably greater than 9000 kcal/Nm<3> and the low calorific power fuel has a calorific value less than 1000 kcal/Nm<3>, preferably between 200 and 750 kcal/Nm<3>. 50-60% of the energy supplied to the combustion chamber is from the high calorific power fuel and the proportion of the two fuels can be varied, decreasing the proportion of high calorific power fuel as the temperature of the air sent to the compressor rises.

Description

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La présente invention est relative à un appareil de séparation d'air intégré avec une turbine à gaz et à un procédé d'opération de cet appareil. The present invention relates to an air separation apparatus integrated with a gas turbine and to a method of operating this apparatus.

Il est connu d'opérer une turbine à gaz en envoyant du gaz naturel ou un gaz de gueulard d'un haut-fourneau à la chambre de combustion de la turbine à gaz. It is known to operate a gas turbine by sending natural gas or top gas from a blast furnace to the combustion chamber of the gas turbine.

Si l'air du compresseur est envoyé en partie à la chambre de combustion afin d'obtenir un gaz très chaud qui est remélangé avec l'autre partie de l'air pour ajuster sa température avant d'entrer dans la turbine, cette dernière température étant nettement supérieure à celle du compresseur, la puissance de la turbine est supérieure à celle du compresseur, ce qui laisse une énergie utile. If the air from the compressor is sent in part to the combustion chamber in order to obtain a very hot gas which is re-mixed with the other part of the air to adjust its temperature before entering the turbine, the latter temperature being significantly greater than that of the compressor, the power of the turbine is greater than that of the compressor, which leaves useful energy.

Si l'on sépare une partie de l'air comprimé pour former de l'oxygène et de l'azote, l'azote étant envoyé à la chambre de combustion, il est nécessaire d'envoyer un appoint d'air à l'appareil de séparation d'air pour équilibrer les débits. If part of the compressed air is separated to form oxygen and nitrogen, the nitrogen being sent to the combustion chamber, it is necessary to send additional air to the device. air separation to balance the flow rates.

Dans les cas où la chambre de combustion est alimentée avec un gaz de haut fourneau à faible pouvoir calorifique contenant environ 20% de dioxyde de carbone, 20% de monoxyde de carbone et 60% d'azote, ce gaz peut brûler avec l'air comprimé chaud. Or pour atteindre la température normale de la turbine, il en faut environ vingt fois plus de débit que dans le cas où le carburant serait du gaz naturel. Le débit total de gaz à détendre est alors de 40 à 50% supérieur au débit nominal, ce qui conduit à une impossibilité avec une turbine normalement dimensionnée. De plus comme le gaz du haut fourneau est proche de la pression atmosphérique, il faut le comprimer à la pression de la chambre de combustion. In cases where the combustion chamber is supplied with a low calorific value blast furnace gas containing approximately 20% carbon dioxide, 20% carbon monoxide and 60% nitrogen, this gas may burn with air. hot tablet. However, to reach the normal temperature of the turbine, it takes about twenty times more flow than in the case where the fuel is natural gas. The total gas flow rate to be expanded is then 40 to 50% greater than the nominal flow rate, which makes it impossible with a normally sized turbine. In addition, as the gas from the blast furnace is close to atmospheric pressure, it must be compressed to the pressure of the combustion chamber.

NL-C2-1005439 décrit le cas dans lequel une chambre de combustion est alimentée par du gaz de gueulard qui peut être remplacé par du gaz naturel. NL-C2-1005439 describes the case in which a combustion chamber is supplied with top gas which can be replaced by natural gas.

'Developments in Ironmaking and Opportunities for Power Generation'de G. Wingrove et al, 1999 Gasification Technologies Conference, 17-20 octobre, 1999 décrit l'usage du gaz résiduaire d'un appareil de divers appareils de production métallurgique comme carburant d'une turbine à gaz. 'Developments in Ironmaking and Opportunities for Power Generation' by G. Wingrove et al, 1999 Gasification Technologies Conference, October 17-20, 1999 describes the use of waste gas from an appliance of various metallurgical production appliances as fuel for a gas turbine.

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Il est connu d'alimenter l'appareil de séparation d'air par une turbine à gaz soit à partir d'un compresseur dédié soit à partir du compresseur qui comprime l'air pour la chambre à combustion soit à partir d'un compresseur dédié et du compresseur qui comprime l'air pour la chambre à combustion (EP-
A-0538118).
It is known to feed the air separation apparatus by a gas turbine either from a dedicated compressor or from the compressor which compresses the air for the combustion chamber or from a dedicated compressor. and the compressor which compresses the air for the combustion chamber (EP-
A-0538118).

L'usage d'un compresseur dédié exige évidemment des dépenses supplémentaires. Or si tout l'air de l'appareil de séparation d'air provient du compresseur de la turbine à gaz et que l'azote de l'appareil de séparation d'air est envoyé à la chambre de combustion ou directement vers la turbine, ceci déstabilise la turbine à gaz car seuls 80% de l'air sont constitués par de l'azote. The use of a dedicated compressor obviously requires additional expenses. However, if all the air in the air separation device comes from the compressor of the gas turbine and the nitrogen from the air separation device is sent to the combustion chamber or directly to the turbine, this destabilizes the gas turbine because only 80% of the air consists of nitrogen.

Il devient donc nécessaire de rajouter du gaz provenant qu'une source autre que l'appareil de séparation d'air comme décrit dans la demande de brevet
S4990.
It therefore becomes necessary to add gas from a source other than the air separation device as described in the patent application.
S4990.

Un but de l'invention est de prévoir un appareil de séparation d'air permettant la production d'oxygène par séparation d'air à très bas prix. An object of the invention is to provide an air separation apparatus allowing the production of oxygen by air separation at very low cost.

Selon un objet de l'invention, il est prévu un appareil intégré de séparation d'air comprenant un compresseur d'air, une chambre de combustion, dans laquelle s'effectue au moins une réaction chimique en produisant au moins un gaz très chaud, une machine de détente du gaz produit par la réaction chimique mélangé à d'autres gaz et des moyens pour envoyer un combustible de faible pouvoir calorifique à la chambre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour envoyer de l'air comprimé du compresseur d'air à l'entrée ou la sortie de la chambre de combustion dans lequel s'effectue au moins une réaction chimique, un appareil de séparation d'air, des moyens pour envoyer de l'air du compresseur d'air à l'appareil de séparation d'air, des moyens pour envoyer au moins un fluide enrichi en azote de l'appareil de séparation d'air à l'entrée ou la sortie de la chambre de combustion et des moyens pour envoyer un combustible de haut pouvoir calorifique à l'appareil dans lequel s'effectue au moins une réaction chimique. According to one object of the invention, there is provided an integrated air separation device comprising an air compressor, a combustion chamber, in which at least one chemical reaction is carried out producing at least one very hot gas, a machine for expanding the gas produced by the chemical reaction mixed with other gases and means for sending a fuel of low calorific value to the combustion chamber, characterized in that it comprises means for sending compressed air from the air compressor to the inlet or the outlet of the combustion chamber in which at least one chemical reaction takes place, an air separation device, means for sending air from the air compressor to the air separation apparatus, means for sending at least one nitrogen enriched fluid from the air separation apparatus to the inlet or the outlet of the combustion chamber and means for sending high fuel calorific value of the appliance in which the kills at least one chemical reaction.

Selon d'autres aspects facultatifs de l'invention : - tout l'air destiné à l'appareil de séparation d'air provient du compresseur d'air dédié à la turbine à gaz ; According to other optional aspects of the invention: all the air intended for the air separation apparatus comes from the air compressor dedicated to the gas turbine;

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- l'appareil peut comprendre des moyens pour envoyer un gaz enrichi en azote de l'appareil de séparation d'air à l'appareil dans lequel s'effectue au moins une réaction chimique et/ou à la machine de détente. the apparatus may comprise means for sending a nitrogen-enriched gas from the air separation apparatus to the apparatus in which at least one chemical reaction is carried out and / or to the expansion machine.

Il peut également comprendre des moyens pour envoyer tout le gaz enrichi en azote provenant de l'appareil de séparation d'air à la chambre de combustion dans lequel s'effectue une réaction chimique. It can also include means for sending all the nitrogen-enriched gas coming from the air separation device to the combustion chamber in which a chemical reaction takes place.

De préférence la chambre de combustion dans lequel s'effectue une réaction chimique reçoit uniquement les deux combustibles de pouvoir calorifique haut et faible, de l'air provenant du compresseur d'air et/ou des fluides provenant de l'appareil de séparation d'air. Preferably the combustion chamber in which a chemical reaction takes place receives only the two fuels of high and low calorific value, air coming from the air compressor and / or fluids coming from the gas separation apparatus. air.

Dans certains cas le combustible de faible pouvoir calorifique provient d'une unité alimentée par de l'air provenant du compresseur et/ou par un fluide enrichi en oxygène ou en azote ou en argon provenant de l'appareil de séparation d'air, par exemple une unité de production métallurgique, tel qu'un haut fourneau. In certain cases the fuel of low calorific value comes from a unit supplied with air coming from the compressor and / or by a fluid enriched in oxygen or nitrogen or argon coming from the air separation device, for example example a metallurgical production unit, such as a blast furnace.

Selon un autre aspect de l'invention il est prévu un procédé de séparation d'air comprenant les étapes de : a) comprimer de l'air dans un compresseur d'air b) envoyer un combustible de faible pouvoir calorifique à une chambre de combustion dans laquelle s'effectue au moins une réaction chimique c) envoyer au moins un gaz de la chambre de combustion à une machine de détente caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : d) envoyer de l'air comprimé à un appareil de séparation d'air e) envoyer de l'air comprimé à la chambre de combustion, et/ou envoyer au moins un fluide enrichi en azote de l'appareil de séparation d'air à la chambre de combustion et/ou à la machine de détente, et envoyer un combustible de haut pouvoir calorifique à la chambre de combustion. According to another aspect of the invention there is provided an air separation process comprising the steps of: a) compressing air in an air compressor b) sending a fuel of low calorific value to a combustion chamber in which at least one chemical reaction takes place c) sending at least one gas from the combustion chamber to an expansion machine characterized in that it comprises the steps of: d) sending compressed air to a air separation e) sending compressed air to the combustion chamber, and / or sending at least one nitrogen enriched fluid from the air separation device to the combustion chamber and / or to the combustion machine expansion, and send a fuel of high calorific value to the combustion chamber.

Selon d'autres aspects facultatifs : - tout l'air destiné à l'appareil de séparation d'air provient du compresseur d'air ; According to other optional aspects: - all the air intended for the air separation apparatus comes from the air compressor;

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un gaz enrichi en azote de l'appareil de séparation d'air est envoyé à la chambre de combustion et/ou à la machine de détente ; tout le gaz enrichi en azote envoyé à la chambre de combustion provient de l'appareil de séparation d'air ; la chambre de combustion reçoit uniquement les deux combustibles de pouvoir calorifique haut et faible, de l'air provenant du compresseur d'air et/ou des fluides provenant de l'appareil de séparation d'air ; le combustible de faible pouvoir calorifique provient d'une unité alimentée par de l'air provenant du compresseur et/ou par au moins un fluide enrichi en oxygène ou en azote ou en argon de l'appareil de séparation d'air ; on envoie simultanément à la chambre de combustion les combustibles de haut et de faible pouvoirs calorifiques ; le combustible de haut pouvoir calorifique est du gaz naturel et/ou le combustible de faible pouvoir calorifique est un gaz de gueulard d'un haut fourneau, un gaz de four à coke, un gaz obtenu par gazéification de charbon ou de résidu pétrolier ou un biogaz ; le combustible de haut pouvoir calorifique a un pouvoir calorifique supérieur à celui du carburant de faible pouvoir calorifique et éventuellement supérieur à 7000kcal/Nm3 et/ou le combustible de faible pouvoir calorifique a un pouvoir calorifique inférieur à 1000 kcal/Nm3 ; le combustible de haut pouvoir calorifique a un pouvoir calorifique supérieur à 9000kcal/Nm3 et/ou le combustible de faible pouvoir calorifique a un pouvoir calorifique inférieur à 750kcal/Nm3 et supérieur à 200 kcal/Nm3 ; de 50 à 60% de l'énergie fournie par le mélange de combustibles à la chambre de combustion provient du combustible à haut pouvoir calorifique et/ou 40 à 50% de l'énergie fournie par le mélange de combustibles à la chambre de combustion provient du combustible à faible pouvoir calorifique ; - on varie les proportions des combustibles à haut et à faible pouvoirs calorifiques envoyés à la chambre de combustion ; a nitrogen-enriched gas from the air separation apparatus is sent to the combustion chamber and / or to the expansion machine; all the nitrogen-enriched gas sent to the combustion chamber comes from the air separation apparatus; the combustion chamber receives only the two fuels of high and low calorific value, air from the air compressor and / or fluids from the air separation device; the low calorific fuel comes from a unit supplied with air coming from the compressor and / or by at least one fluid enriched with oxygen or nitrogen or argon from the air separation device; high and low calorific fuels are simultaneously sent to the combustion chamber; the high calorific fuel is natural gas and / or the low calorific fuel is a top gas from a blast furnace, a coke oven gas, a gas obtained by gasification of coal or petroleum residue or a biogas; the high calorific fuel has a calorific value greater than that of the low calorific fuel and possibly greater than 7000kcal / Nm3 and / or the low calorific fuel has a calorific value less than 1000 kcal / Nm3; the high calorific value fuel has a calorific value greater than 9000kcal / Nm3 and / or the low calorific value fuel has a calorific value less than 750kcal / Nm3 and greater than 200 kcal / Nm3; 50 to 60% of the energy supplied by the mixture of fuels to the combustion chamber comes from the high calorific fuel and / or 40 to 50% of the energy supplied by the mixture of fuels to the combustion chamber comes from low calorific fuel; - We vary the proportions of fuels with high and low calorific values sent to the combustion chamber;

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- on augmente la proportion de combustible de faible pouvoir calorifique (19) et on réduit la proportion de combustible de haut pouvoir calorifique si la température de l'air envoyé au compresseur augmente. - the proportion of fuel with low calorific value is increased (19) and the proportion of fuel with high calorific value is reduced if the temperature of the air sent to the compressor increases.

Avec un appareil de séparation d'air couplée à une turbine à gaz alimentée en gaz naturel, il y a un déficit de gaz chaud à l'entrée de la machine de détente. With an air separation device coupled to a gas turbine supplied with natural gas, there is a deficit of hot gas at the inlet of the expansion machine.

Avec un appareil de séparation d'air couplée à une turbine à gaz alimentée en gaz de haut fourneau, il y a un excédent de gaz chaud à l'entrée de la machine de détente. With an air separation apparatus coupled to a gas turbine supplied with blast furnace gas, there is excess hot gas at the inlet of the expansion machine.

La solution consiste à n'alimenter la turbine que partiellement avec du gaz de haut fourneau, donc de faible pouvoir calorifique. La quantité de carburant de faible pouvoir calorifique sera réglée de façon qu'il n'y ait pas d'appoint d'air comprimé nécessaire à l'appareil de séparation d'air, ni de surplus de gaz à détendre, dû aux molécules de gaz inertes constituant le gaz à faible pouvoir calorifique. Ainsi tout l'air comprimé pour l'appareil de séparation d'air provient du compresseur de la turbine à gaz uniquement, ceci sans déséquilibrer la turbine à gaz. The solution consists in supplying the turbine only partially with blast furnace gas, therefore of low calorific value. The quantity of fuel of low calorific value will be regulated so that there is no topping up of compressed air necessary for the air separation device, nor of surplus gas to be expanded, due to the molecules of inert gases constituting the gas with low calorific value. Thus all the compressed air for the air separation apparatus comes from the compressor of the gas turbine only, without unbalancing the gas turbine.

L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la figure qui représente un appareil de séparation intégré avec une turbine à gaz. The invention will be described in more detail with reference to the figure which shows a separation apparatus integrated with a gas turbine.

Dans la figure, 1000 Nm3/h d'air sont comprimés à entre 8 et 20 bar dans le compresseur d'air 1. Ce compresseur 1 est couplé à une machine de détente 11 et intégré avec une chambre de combustion 9 pour former une turbine à gaz. In the figure, 1000 Nm3 / h of air are compressed to between 8 and 20 bar in the air compressor 1. This compressor 1 is coupled to an expansion machine 11 and integrated with a combustion chamber 9 to form a turbine gas.

600 Nm3/h d'air 5 sont envoyés du compresseur 1 à l'appareil de séparation d'air 3 qui est une double colonne ou une triple colonne de distillation cryogénique, par exemple avec une pompe à oxygène ; cet air constitue le seul débit d'air qui alimente l'appareil de séparation d'air. Un gaz enrichi en azote 7 (480 Nm3/h) est soutiré d'une colonne de l'appareil 3, comprimé dans un compresseur (non-illustré) et envoyé à une machine de détente 11. Aucun débit enrichi en azote provenant d'ailleurs que l'appareil de séparation d'air n'est envoyé à la machine de détente. Une partie de l'air comprimé 13 est également envoyé à la machine de détente et le reste 15 de 600 Nm3 / h of air 5 are sent from the compressor 1 to the air separation apparatus 3 which is a double column or a triple cryogenic distillation column, for example with an oxygen pump; this air constitutes the only air flow which supplies the air separation apparatus. A nitrogen-enriched gas 7 (480 Nm3 / h) is withdrawn from a column of the apparatus 3, compressed in a compressor (not shown) and sent to an expansion machine 11. No flow enriched in nitrogen coming from other than the air separation apparatus is sent to the expansion machine. Part of the compressed air 13 is also sent to the expansion machine and the rest 15 from

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l'air du compresseur 3 est envoyé à une unité dans lequel s'effectue un réaction chimique d'oxydation de combustibles, une chambre de combustion 9. the air from the compressor 3 is sent to a unit in which a chemical reaction for the oxidation of fuels takes place, a combustion chamber 9.

La chambre de combustion 9 est alimentée par un mélange de 15 Nm3/h de combustible de haut pouvoir calorifique 21, par exemple le gaz naturel, et
160 Nm3/h de combustible de faible pouvoir calorifique 19, par exemple le gaz de gueulard comprimé d'un haut fourneau. Ce haut-fourneau (non-illustré) peut être alimenté en air comprimé par le compresseur 1 et/ou en gaz enrichi en oxygène 23 provenant de l'appareil de séparation d'air qui produit 120 Nm3/h de gaz enrichi en oxygène.
The combustion chamber 9 is fed with a mixture of 15 Nm3 / h of high calorific fuel 21, for example natural gas, and
160 Nm3 / h of low calorific fuel 19, for example compressed top gas from a blast furnace. This blast furnace (not shown) can be supplied with compressed air by the compressor 1 and / or with oxygen-enriched gas 23 coming from the air separation device which produces 120 Nm3 / h of oxygen-enriched gas.

Le carburant de haut pouvoir calorifique pourrait également être un gaz produit par gazéification de charbon ou autre résidu pétrolier. Ce peut également être du gaz de four à coke. The high calorific fuel could also be a gas produced by gasification of coal or other petroleum residue. It can also be coke oven gas.

Les gaz de combustion de la chambre 9 sont détendus avec l'air et le gaz enrichi en azote dans la machine de détente 11, ce qui permet la production d'énergie. De la vapeur pourra également être produite par les gaz basse pression d'échappement de la turbine (non représenté). The combustion gases from the chamber 9 are expanded with the air and the nitrogen-enriched gas in the expansion machine 11, which allows the production of energy. Steam may also be produced by the low pressure exhaust gases from the turbine (not shown).

En variante le gaz enrichi en azote 7 et/ou l'air 13 peut être envoyé à la chambre de combustion 9. As a variant, the nitrogen-enriched gas 7 and / or the air 13 can be sent to the combustion chamber 9.

Le combustible de faible pouvoir calorifique 19 a un pouvoir calorifique de 600 à 700 kcallNm3 dans cet exemple. Sa valeur de pouvoir calorifique selon sa source peut aller de 200 à 1200 kcal/Nm3, de préférence de 400 à 1000 kcallNm3. The low calorific fuel 19 has a calorific value of 600-700 kcallNm3 in this example. Its calorific value value depending on its source can range from 200 to 1200 kcal / Nm3, preferably from 400 to 1000 kcallNm3.

Les proportions des combustibles envoyés à la chambre de combustion peuvent être variées afin de maintenir ou de légèrement augmenter le volume de gaz détendu dans la turbine. Par exemple en envoyant 11 Nm3/h de gaz naturel et 275 Nm3/h de gaz de gueulard comprimé à entre 8 et 20 bar à la chambre de combustion, le volume de gaz détendus dans la machine de détente passe de 1030 Nm3/h pour le cas précédent à 1130 Nm3/h. The proportions of the fuels sent to the combustion chamber can be varied in order to maintain or slightly increase the volume of gas expanded in the turbine. For example by sending 11 Nm3 / h of natural gas and 275 Nm3 / h of top gas compressed at between 8 and 20 bar to the combustion chamber, the volume of gas expanded in the expansion machine goes from 1030 Nm3 / h to the previous case at 1130 Nm3 / h.

Ceci permet également de maintenir de débit turbiné en cas de variation de température d'air ambiant alimentant le compresseur d'air de la turbine à gaz. Quand la température augmente, le débit massique aspiré par le compresseur diminue, entraînant la réduction de puissance de la turbine à gaz. This also makes it possible to maintain the turbine flow rate in the event of a variation in the ambient air temperature supplying the air compressor of the gas turbine. As the temperature increases, the mass flow sucked by the compressor decreases, causing the power of the gas turbine to decrease.

<Desc/Clms Page number 7><Desc / Clms Page number 7>

En augmentant la proportion de combustible à faible pouvoir calorifique, tel que le gaz de gueulard, la production de la turbine à gaz peut être maintenu ou même augmenté au besoin, ce qui permet de maintenir la production d'énergie en été par exemple, car dans une turbine à gaz on perd environ 1% d'énergie utile par degré de température d'air à l'entrée supplémentaire. By increasing the proportion of fuel with low calorific value, such as top gas, the output of the gas turbine can be maintained or even increased as needed, which makes it possible to maintain energy production in the summer for example, because in a gas turbine approximately 1% of useful energy is lost per degree of air temperature at the additional inlet.

Claims (21)

RevendicationsClaims 1. Appareil intégré de séparation d'air comprenant un compresseur d'air (1), une chambre de combustion (9), dans laquelle s'effectue au moins une réaction chimique en produisant au moins un gaz très chaud, une machine de détente (11) du gaz produit par la réaction chimique mélangé à d'autres gaz et des moyens pour envoyer un combustible de faible pouvoir calorifique (19) à la chambre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour envoyer de l'air comprimé (15) du compresseur d'air à l'entrée ou la sortie de la chambre de combustion dans lequel s'effectue au moins une réaction chimique, un appareil de séparation d'air (3), des moyens pour envoyer de l'air (5) du compresseur d'air à l'appareil de séparation d'air, des moyens (7) pour envoyer au moins un fluide enrichi en azote de l'appareil de séparation d'air à l'entrée ou la sortie de la chambre de combustion et des moyens pour envoyer un combustible de haut pouvoir calorifique (21) à la chambre de combustion. 1. Integrated air separation apparatus comprising an air compressor (1), a combustion chamber (9), in which at least one chemical reaction takes place producing at least one very hot gas, an expansion machine (11) gas produced by the chemical reaction mixed with other gases and means for sending a fuel of low calorific value (19) to the combustion chamber, characterized in that it comprises means for sending compressed air (15) from the air compressor at the inlet or outlet of the combustion chamber in which at least one chemical reaction takes place, an air separation device (3), means for sending l air (5) from the air compressor to the air separation apparatus, means (7) for sending at least one nitrogen enriched fluid from the air separation apparatus to the inlet or the outlet of the combustion chamber and means for sending a fuel of high calorific value (21) to the combustion chamber. 2. Appareil selon la revendication 1 dans lequel tout l'air (5) destiné à l'appareil de séparation d'air provient du compresseur d'air (1). 2. Apparatus according to claim 1 wherein all the air (5) for the air separation apparatus comes from the air compressor (1). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2 comprenant des moyens pour envoyer un gaz enrichi en azote (7) de l'appareil de séparation d'air à la chambre de combustion et/ou à la machine de détente. 3. Apparatus according to claim 1 or 2 comprising means for sending a nitrogen-enriched gas (7) from the air separation apparatus to the combustion chamber and / or to the expansion machine. 4. Appareil selon la revendication 3 dans lequel tout le gaz enrichi en azote envoyé à la chambre de combustion provient de l'appareil de séparation d'air. 4. Apparatus according to claim 3 wherein all of the nitrogen-enriched gas sent to the combustion chamber originates from the air separation apparatus. 5. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel la chambre de combustion (9) reçoit uniquement les deux combustibles de pouvoir calorifique haut et faible, de l'air provenant du compresseur d'air et/ou des fluides provenant de l'appareil de séparation d'air. 5. Apparatus according to one of the preceding claims wherein the combustion chamber (9) receives only the two fuels of high and low calorific value, air from the air compressor and / or fluids from the. air separation device. 6. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel le combustible de faible pouvoir calorifique provient d'une unité alimentée par de l'air provenant du compresseur et/ou par un fluide enrichi en oxygène ou en azote ou en argon provenant de l'appareil de séparation d'air. 6. Apparatus according to one of the preceding claims wherein the low calorific fuel comes from a unit supplied with air from the compressor and / or a fluid enriched with oxygen or nitrogen or argon from the air separation device. <Desc/Clms Page number 9> <Desc / Clms Page number 9> 7. Appareil selon la revendication 6 dans lequel l'unité dont provient le combustible de faible pouvoir calorifique est une unité de production métallurgique. 7. Apparatus according to claim 6 wherein the unit from which the low calorific fuel originates is a metallurgical production unit. 8. Appareil selon la revendication 7 dans lequel l'appareil de production métallurgique est un haut fourneau. 8. Apparatus according to claim 7 wherein the metallurgical production apparatus is a blast furnace. 9. Procédé de séparation d'air comprenant les étapes de : a) comprimer de l'air dans un compresseur d'air (1) ; b) envoyer un combustible de faible pouvoir calorifique (19) à une chambre de combustion (9) ; c) envoyer au moins un gaz de la chambre de combustion à une machine de détente (11) caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : d) envoyer de l'air comprimé (5) à un appareil de séparation d'air ; e) envoyer de l'air comprimé à la chambre de combustion, et/ou envoyer au moins un fluide enrichi en azote de l'appareil de séparation d'air à la chambre de combustion et/ou à la machine de détente ; et f) envoyer un combustible de haut pouvoir calorifique (21) la chambre de combustion. 9. A method of air separation comprising the steps of: a) compressing air in an air compressor (1); b) supplying low calorific fuel (19) to a combustion chamber (9); c) sending at least one gas from the combustion chamber to an expansion machine (11) characterized in that it comprises the steps of: d) sending compressed air (5) to an air separation device ; e) sending compressed air to the combustion chamber, and / or sending at least one nitrogen enriched fluid from the air separation device to the combustion chamber and / or to the expansion machine; and f) supplying high calorific fuel (21) to the combustion chamber. 10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel tout l'air (5) destiné à l'appareil de séparation d'air (3) provient du compresseur d'air. 10. The method of claim 9 wherein all the air (5) intended for the air separation apparatus (3) comes from the air compressor. 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10 dans lequel un gaz enrichi en azote de l'appareil de séparation d'air est envoyé à la chambre de combustion (9) et/ou à la machine de détente (11). 11. The method of claim 9 or 10 wherein a nitrogen-enriched gas from the air separation apparatus is sent to the combustion chamber (9) and / or to the expansion machine (11). 12. Procédé selon la revendication 11 dans lequel tout le gaz enrichi en azote envoyé à la chambre de combustion (9) provient de l'appareil de séparation d'air (3). 12. The method of claim 11 wherein all the nitrogen-enriched gas sent to the combustion chamber (9) comes from the air separation apparatus (3). 13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12 dans lequel la chambre de combustion (9) reçoit uniquement les deux combustibles de pouvoir calorifique haut et faible, de l'air provenant du compresseur d'air et/ou des fluides provenant de l'appareil de séparation d'air. 13. Method according to one of claims 9 to 12 wherein the combustion chamber (9) receives only the two fuels of high and low calorific value, air from the air compressor and / or fluids from the air separation device. 14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13 dans lequel le combustible de faible pouvoir calorifique (19) provient d'une unité alimentée par 14. Method according to one of claims 9 to 13 wherein the low calorific fuel (19) comes from a unit supplied by <Desc/Clms Page number 10><Desc / Clms Page number 10> de l'air provenant du compresseur et/ou par un fluide (23) enrichi en oxygène ou en azote ou en argon de l'appareil de séparation d'air (3). air from the compressor and / or by a fluid (23) enriched with oxygen or nitrogen or argon from the air separation device (3). 15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 14 dans lequel on envoie simultanément à la chambre de combustion les combustibles (21,19) de haut et de faible pouvoirs calorifiques. 15. Method according to one of claims 9 to 14 wherein the fuels (21,19) of high and low calorific value are sent simultaneously to the combustion chamber. 16. Procédé selon l'une des revendications 9 à 15 dans lequel le combustible de haut pouvoir calorifique (21) est du gaz naturel et/ou le combustible de faible pouvoir calorifique (19) est un gaz de gueulard d'un haut fourneau, un gaz de four à coke, un gaz obtenu par gazéification de charbon, de résidu pétrolier ou un biogaz. 16. Method according to one of claims 9 to 15 wherein the high calorific fuel (21) is natural gas and / or the low calorific fuel (19) is top gas from a blast furnace, a coke oven gas, a gas obtained by gasification of coal, petroleum residue or a biogas. 17. Procédé selon l'une des revendications 9 à 16 dans lequel le combustible de haut pouvoir calorifique (21) a un pouvoir calorifique supérieur à celui du carburant de faible pouvoir calorifique et éventuellement supérieur à 7000kcallNm3 et/ou le combustible de faible pouvoir calorifique (19) a un pouvoir calorifique inférieur à 1000 kcallNm3. 17. Method according to one of claims 9 to 16 wherein the high calorific fuel (21) has a higher calorific value than that of the low calorific fuel fuel and optionally greater than 7000kcallNm3 and / or the low calorific fuel. (19) has a calorific value of less than 1000 kcallNm3. 18. Procédé selon la revendication 17 dans lequel le combustible de haut pouvoir calorifique (21) a un pouvoir calorifique supérieur à 9000kcal/Nm3 et/ou le combustible de faible pouvoir calorique (19) a un pouvoir calorifique inférieur à 750kcal/Nm3 et supérieur à 200 kcal/Nm3. 18. The method of claim 17 wherein the high calorific fuel (21) has a calorific value greater than 9000kcal / Nm3 and / or the low calorific fuel (19) has a calorific value less than 750kcal / Nm3 and greater. at 200 kcal / Nm3. 19. Procédé selon la revendication 9 à 18 dans lequel 50 à 60% de l'énergie fournie par le mélange de combustibles à la chambre de combustion (9) provient du combustibles à haut pouvoir calorifique et 40 à 50% de l'énergie fournie par le mélange de combustibles à la chambre de combustion (9) provient du combustible à faible pouvoir calorifique. 19. The method of claim 9 to 18 wherein 50 to 60% of the energy supplied by the mixture of fuels to the combustion chamber (9) comes from the high calorific value fuels and 40 to 50% of the energy supplied. by the mixture of fuels in the combustion chamber (9) results from the fuel with low calorific value. 20. Procédé selon l'une des revendications 9 à 19 dans lequel on varie les proportions des combustibles à haut et à faible pouvoirs calorifiques envoyés à la chambre de combustion (9). 20. Method according to one of claims 9 to 19, in which the proportions of the high and low calorific value fuels sent to the combustion chamber (9) are varied. 21. Procédé selon la revendication 20 dans lequel on augmente la proportion de combustible de faible pouvoir calorifique (19) et on réduit la proportion de combustible de haut pouvoir calorifique si la température de l'air envoyé au compresseur (1) augmente. 21. The method of claim 20 wherein the proportion of low calorific fuel is increased (19) and the proportion of high calorific fuel is reduced if the temperature of the air sent to the compressor (1) increases.
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