TW200905061A - Process and installation for generating electrical energy in a gas and steam turbine (combined cycle) power generating plant - Google Patents

Description

200905061 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種藉由一種產自碳載體和含产 化氣體而在燃氣暨蒸汽渦輪冑（複合 虱孔體之軋 峰泰铲的大也 n J發電設備中產 生电此的方法，且亦關於一種實行此方法的裝置。

L儿甽仅何J 在2〇世紀中葉前後，第一個具備 権回收系統以用於蒸汽渦輪機的發電設備！=: 在工業中，延種發電設備即為燃氣暨蒗汽 備，或稱為複合循環式發電設備。由於天舞^幾發電設 機中可有效地被轉化成機械能，使得所氣渦輪 在不產生任何顯著的腐純度特f，使其可 度偏高之情況下進==，、:；至於當渦輪機的葉片溫 的蒸汽鋼爐中被利用而產生高：蒸熱廢氣：在下游 機使用。此種複合作雷A （、下游之洛汽渦輪 高發電效率可以達成。力發電設備目前所能獲得的最 在本技術中無法使用其他 如煤。以下所述的IGCC (整：’ ’別是固體燃料’例 術即是為了解決此—問題。Μ乳化複合循環系統）技 爐生產樹氣满輪機所需的燃燒曰氣:個，術:可使用謀氣化 燃氣渦輪機所需的乾淨氣體。 使煤轧化可產生符合 然而’在傳统氡化爐氣化之過程中所進行的原料氣體 7 200905061 處理程序是一種要求很多的接你 旳铩作。必須將粉塵型式的污染 :清除。再者’依照氣化程序，所有可冷凝的有機碳皆需 被移除。亦必須特別注意在氣化過程中所產生㈣，例如

HjS和COS。然而，就辦氧讽於她 軋渦輪機之操作而言可接受的純 度可經由氣體淨化步驟達成。 义須將石瓜煤灰以及有機和無機污染物等廢棄產物進 行排出及運送以因應掩埋場中之安全處置，或者使其成為 無害物。此情況使得廢棄物處理之成本提高。當進行二氧 化碳分離而使其隔離時，由於在煙道氣中二氧化碳濃度相 對較低，因而有必要使用複雜、昂貴且並不太有效的裝置。 ，此，-氧化碳係經由已知的轉化反應而轉化成二氧化 碳，而這種轉化反應則需要在裝置中增加另外的部份。 念之igcc方法锊叫 空氣分離：對於氣化程序而言，純氧是必需的。為此， 可藉由燃氣渦輪機的壓縮機或藉由獨立的壓縮機將空氣壓 縮至10-20 bar而使之液化。氧氣的分離係在溫度約_2〇〇它 下藉由蒸餾法進行。 氣化：此步驟產生主要由一氧化碳（co)和氫氣（h2) 組成之原料氣體。藉著水蒸氣，CO可轉化成C02，且進一 步形成H2。針對固態燃料例如煤或石油焦的氣化而言，有 二種基本程序，其中就IGCC而言，夾帶流氣化為其主要 的程序：在壓力下藉由載流氣體，例如氮氣，而將煤粉塵 進料至燃燒器中，並使其在氣化爐中轉化，連同氧氣和水 200905061 蒸氣而形成合成氣。 原料氣體之冷卻：合成氣必須在進行進一步之處理前 冷卻。此步驟所產生之蒸汽可在複合循環裝置之蒸汽渦輪 機中促進電能之產生。 淨化：在氣體冷卻後，過濾器可阻擋煤灰顆粒，同時， 若有需要，亦可在之後將二氧化碳萃取出。其他污染物， 例如硫或重金屬，也可藉由化學或物理程序使之吸附。此 步驟同時提供燃料所需的純度以利燃氣渦輪機的操作。 燃燒：將富含氫氣的氣體與來自空氣分離的氮氣或與 燃氣满輪機之燃燒室上游處的水蒸氣混合。此步驟使燃燒 溫度降低，而藉由此方法可大幅抑制氮氧化物的形成。藉 由空氣燃燒所產生的煙道氣流至燃氣渦輪機的葉片上。實 質上，煙道氣包括氮氣、co2和水蒸氣。與氮氣或水的混 合使該氣體的比能得以降低至約5000 kJ/kg。另一方面， 天然氣具有十倍的能含量。因此，對於相同的動力輸出而 言，在IGCC發電設備之案例中，流經燃氣渦輪機燃燒器 的燃料質必須超過約十倍的量。 廢氣冷卻：煙道氣在燃氣渦輪機中膨脹之後以及後續 在蒸汽產生器中利用廢熱之後，廢氣即被排至大氣中。由 原料氣體和廢氣之冷卻所流出的蒸汽結合並一同被輸送至 蒸汽渦輪機中。在蒸汽渦輪機中膨脹後，蒸汽通過冷凝器 和進料水塔而返回水或蒸汽循環中。因此，燃氣渴輪機或 蒸汽渦輪機係與可轉化出電能的發電器結合。 在燃氣渦輪機之燃燒室中的高燃燒溫度使得與氮氣的 200905061 反應造成在廢氣中有高量的NOx生成，而必須藉由第—種 方法將之移除，例如SCR程序。

塊煤氣化：LURGI 這種形式的氣化爐可追溯至幾十年的歷史，且被产、 地應用在煤的氣化中。除了硬煤以外，亦可在經修改^的 操作條件下使用褐煤。此程序的一個缺點為，其會產生— 系列的副產物，例如焦油、漿液和無機化合物，例如氨。 這種情況使得繁複的氣體淨化和處理程序成為必要步驟。 亦有必要善加利用或處置這些副產物。樂觀而言，對於這 種超過70年歷史的發電設備而言已有長足的經驗。然而， 由於固定床式的操作模式，使其僅能使用塊煤。使用氧氣 及/或空氣和水蒸氣的混合物作為蒸彳卜,拔办。丄μ & a

由於逆流式操作，煤的溫度曲線範圍可由在進料端的 室溫到正好超過灰燼擷取端的氣化溫度之間。此意味著熱 解的氣體和焦油與原料氣體一 游氣體淨化操作中被移除。因 所產生者相似的副產物。 一同離開氣化爐，且必須在下 因而’會產生與在焦化設備中 這些氣化爐的最大產量約為24噸煤（daf =乾燥且不 含灰燼V小時，並產生約225〇m3n之原料氣體/噸煤（daf)。 所產生的副產物為40-60 kg之焦油/噸煤（daf)。需氧量 200905061 為0.14 m3n/m3n氣體。操作 沾、账勿主P弓么1 、 力為3 MPa。煤在氣化爐中 的冰留時間為1 - 2小時。吾士 二 f取大的氣化爐之内徑為3 8m。目 前已有超過160個裝置進行操作。 · 當使用硬煤時，氧體έ 士 孔體、'且成如下（南非）： co: CO H2 ch4 CnHt 32.0% 15.8% 39.8% 11.8% 0.8% 1於細煤 目前有許多不同型式、、 氣化爐被認為是目前最為门'皿此皿勒（Wlnkler) 他流體化床而言可提2的史種’此乃由於相較於其 溫卢下握你。处?耠、力I.0 MPa的壓力且在較高的 ".' 對褐媒而言’目前有兩個裝置正摔作中。 排出的灰燼為乾燥狀態。 铩作中 因輸出電力太小，以致 子的清况下， 傳統上，溫克勒氣化爐釋放的麼力太小’約為=二求。 這些氣化爐的電力輸出 、'、.MPa。 掏出約為20噸煤/小時。 為了-備還原氣體7^77^7^^ 下： 生大置的液態溶造。目前所使用的程序如 200905061

Koppers-T〇tzek 程序 使用細煤和氧氣作為原料。添加水蒸氣以控制溫度。 在水浴槽中使熔渣粒化。高氣體溫 力對於KKX：發電設備而言太低。 /屋

Prenflo 程序 使用細煤和氧氣作為原料。這是Kopp — k程序 的進階發展，其#在2 s τ >

糸在.5 MPa下刼作，理應適合用於IGCC 考只電设備。然而，目前邗、、仓古丄及丨士 ， 並沒有大型商業化之發電設備。

Shell程序 此程序亦尚未有商業化之 可適用於IGCC發電設備。 使用細煤和氧氣作為原料。 大型裝置。其2.5 MPa操作壓力

Texaco程序 此程序已在許多操作裝置 8噸煤（daf) /小時之情況下， IGCC發電設備而言太小。需 備’因而提高了其投資成本。 操作壓力為8 MPa。 中行之有年。然而，在約6_ 其生產能力對於產能較大的 以並聯方式運作數個發電設 此情況反而影響成本效益。 富氧燃料之燃燒 在此程序的案例中，目的 富氧揪料γ & . 為達成燃燒而不是氣化。在 田虱Μ枓私序中，藉由空氣分 離而將氮乳自燃燒空氣中移 12 200905061 由於藉由純氡逵占、& 逐成的燃燒將導致燃燒溫度過高，因而 有部份廢氣返回，谁 ^ 遲而取代來自空氣中的氮氣。由於水蒸 氣已冷凝，且污举版 ’、 例如SOx、NOx和粉塵已被去除， 因此將要排出的廢氣中實質上僅含有⑶2。 除 雖二工業規模的空氣液化已被用以提供高達約5000噸 天，乳’相當於30〇 MWC煤火力發電設備之消耗 ^ ^種發電㈣的最大問題為、約250-270 kWh/喉〇2的 回：夏消•毛’其更進—步地提高了純度增加的需求。亦沒 有安王建立的方式藉以利用由煤灰形成的熔渣。 遂_融還原敍年 。在用於由煤牙口主要為鐵礦的礦石巾生產生鐵的溶融還 '、矛序中可產生具有不同純度和熱量值之輸出氣體，且 可用其進行熱接觸。特別地，在⑶順⑧和FINEX⑧程序 #中’輸出氣體之品質對於在燃氣渦輪機中之燃燒而言為理 想的。可從冶金程序内的氣體中將硫及有機和無機污染物 兩者移除。可在對於複合循環發電設備不產生限制之情況 下使用這些程序中的輸出氣體。

General Electnc已在中國的寶山鋼鐵設備（b⑽ 之新C0REX® c_3_設備中設置具有輪出功率為 169 MW之Frame 9E燃氣渦輪機的複合循環裝置。 將COREX®設備與具能源效率的發電設備結合並非新 的概念。追湖到1986年，被一種針對此一高效率能量轉 化型式的專利申請帛（EP 〇 269 6〇9 B1)已被提案並獲得 13 200905061 授予。進一步之專利（AT 392 〇79 B)說明了一種類似的 程序，其係藉由將細部與粗部分離而得以避免煤被壓碎。 由於用於碳載體氣化的純氧對於IGCC發電設備之有 效操作而言是必需的，因此，藉由產自氣化裝置之燃料氡 遒而完整地產出氧氣是有可能的。此係在德國專利說明書 (DE 39 08 505 C2)中說明之。 曰 f i. 寻利說明書EP 90 890 〇37 6說明了“一種在融合氣化 爐中生產可燃燒氣體的方法，，。 所有逆些被引用程序的缺點為在燃氣渦輪機中利用* ;進行燃燒氣體的燃燒。-方面，此程序不利的是產生： ::廢氣，亚由於依照廢熱鍋爐而進行之一連串使用

了終端溫度，因而造成高熱焓 J ,, …置捐天另—方面，月 :设…發電設備之高效率因而降低了。 ： 達超過70%的氮教合吾，产站π pa 3韦间 阴“ 使侍C〇2的隔離變得更加困難， 因此需要大型且因而昂貴、獨立的裝置。 在富氧燃料的程序巾，雖然⑺2直接返回 =將氣體中的污染物去除，這是個極為必須的程序 :::須被排出，而結果則會有環境的衝擊 解決。裝置存在。而且，利㈣渣的問題亦尚未被 【發明内容】 發明目的 則述先前技藝所提及的問 本發明的目的為避免並克服 14 200905061 題和缺點，並且提供一種在氣 ^ ^ ^ ^ “·、乳渦輪機（複合循環） 發電-備中用以生產電能的方法，其 染物且因應更經濟地隔離二氧化碳 =低：之污 使能量的產生成為可能。尤其，本 1明之動機為，所有來自煤的 可产、丄 、俄^可木物和有機化合物皆 了在此方法中成為無害的’同時，盔 例如疏或燃料灰燼中的有宝成八7 破壞的污染物， 物中。 Λ燼中的有害成分可吸附於可再被利用的產 ί 根據本發明可在一開始所提及形式的方法之案例中達 成此目的，其中 碳載體在產氣區中由氧氣或含有大量氧氣之氣體氣 化，其中垓氣體之氧氣含量為至少95體積％，較佳為 至少99體積。/〇， ’ 、此方法產生的氣化氣體通過含有脫硫劑的脫硫 區，使所使用的脫硫劑進料至該產氣區中並在形成液 態熔渣後將其排出， 使較佳為經過後續淨化和冷卻之該經脫硫的氣化氣體 在燃燒室中與純氧一同燃燒，將所得之燃燒氣體Ή" 和C〇2引入燃氣渦輪機中以產生能量， 在燃氣渦輪機的下游處，使燃燒氣體在蒸汽鍋爐中分 離成為水蒸氣和二氧化碳， 接著將水蒸氣引入蒸汽渦輪機中，且 使二氧化碳至少部份地返回燃燒室中以設定溫度。 根據較佳具體實例，在該脫硫區中另外使用鐵及/或鐵 15 200905061 石廣作為輔助劑，使其與所使用的脫硫劑—同進料至該產氣 區中，並在該處溶化而排出。 只 車乂佳地使由產氣區排出的鐵返回該脫硫區中。 本發明之進-步較佳具體實例之特徵在於，在脫硫區 中另外使用鐵礦，使其在該脫硫區中被減加熱且預先還 原’亚與所使用的脫硫劑一同進料至產氣區巾，而在該處 成為完全還原狀態，熔化而被排出成為生鐵。 車又佺地，氣化爐氣體的脫硫作用以及鐵礦的預先加熱 和預先遇原係在兩或多個—前—後設置的流體化床區域中 進仃’鐵礦係由流體化床區流到流體化床區，錢化濟氣 體則沿著_流向的逆方向流經該流體化床區。 車又佳地，在產氣區中之溫度設定為> 8〇〇。〇，較佳地 > 850。。。 〜有利地使用叫或⑶^^和水蒸氣的混合物進 订该方法中所有的清洗操作。 在產氣區中形成的液態熔渣較佳地係用於生產水泥。 根據本發明而用於實行上述程序之裝置包括一個使碳 —氣匕的氣化爐，該氣化爐具有碳載體之進料、含氧氣 體的進料營@ ^ ^ ., 、、-、液悲炫產的排出管線和所產生之氣化爐氣 體的排出營^ , ^ 線，匕括一個脫硫元件，該脫硫元件具有脫硫 齊丨1 來斗、々 氧化爐氣體之進料和用於經淨化氣化爐氣體的 ^ 111 Β" 以及包括一個在燃氣渦輪機裝置中具有燃燒室 + ^ 口式:U氣暨条汽渦輪機發電設備，有供應經淨化氣化 爐氣體的營y "乳氧體之進料導入其中，以及包括一個 16 200905061 位於蒸汽渦輪機褒置中的蒸汽銷爐， :供應燃燒氣體的管線導向其中，且其具有c 管線，該裝置之特徵在於： 排出 • t氣化爐係構成為—種具有煤及 爐’且具有用於液態炼逢之分接頭， 融… 用於3虱氧體的進料管線為氧氣或含有大量氧氣 體的進料管線，苴中 氧虱之軋 辦籍0/，h 、 、 q 3虱氧體之氧氣含量為至少95 0父佳為至少99體積°/0 , 用於在融合氣介、墙± 係導入脫硫元:中所產生的氣化爐氣趙之排”綠 鲁 =Γ!Γ成為至少一個含有移動床或流雜化床 〜° /、係以輸送方式與融合氣化爐連接以供入 使用過的脫硫劑， 八 含氧氣體之進料為純氧之進料，且 參 具有控制元件且導入燃燒室的分支管線，其係由煙道 氧之排出管線處分支出來。 =較=實例，該至少脫硫反應器具有鐵及/或鐵 頭之進枓而融合氣化爐則另外具備了可排出生鐵的分接 進料=心生鐵的分接㈣㈣送方式與似/或鐵確之 裝置之進一步較佳具體實例之特徵在於，該脫碌 件構成為流體化床反應器串列，㈣用料導人以物_ 运方向設置在串列中第一個的流體化床反應器，在流體化 17 200905061 床反應器之間提供用於氣化氣體及用於細礦和脫硫劑之輸 达方式連接，而供融合氣化爐中產生之氣化爐氣體用的排 出管線導人設置在最後的流體化床反應器巾，其係、以輸送 方式與該融合氣化爐連接，以供入使用過的脫硫劑以及經 預加熱和預還原的細礦，以及特徵在於在融合氣化爐中且 有用於生鐵的分接頭。 八 發明敘述 藉由純氧或含有大量氧氣之氣體進行含碳燃料或煤的 二的：：其僅產生一氧化碳、氫氣和少量二氧化碳和水 :乱、此合物作為氣化氣體’而無氮氣，或僅極少量之氮 氣進入該程序中。葬由力％人斤 ' 設定為>_。「猎由在融口乳化爐之氣體空間中將溫度 又疋為>800 C，經過一段數 的有趟人θ p 心札體滯适時間後，該氣體 的有機含罝即可有效地降低。 為了將原料物質由大氣壓 中，黨I+ 刀進枓至邊I置之高壓空間 结合和八„ 知鎖）以使中間容器交替地 為惰性ϋ w u 進仃。通吊使用虱氣作 H . no 4 , 杈的刼作。然而，C02或C〇、 2 2和水蒸氣的混合物係栌诚士女 序中所有、、主、'、根據本發明而主要被當作程 其他難以消除的氣體。“生乳體’以避免引入氮氣或 所使用的氣化爐為一種锃 由固體床或部份流體化煤/炭床，^融合氣化爐，其係藉 渣。 其煤灰僅會產生液態熔 18 200905061

根據本發明，提供一種卷 當應用至融合氣化爐後，其 其供應脫硫劑，舉例而言， 於水泥工業的熔渣。以此方 渣亦可從作為原料的物質灰 染物可安全地結合在水泥中 根據本發明的一個具體 進料至脫硫區的物質為鐵粒 氣體中之硫化合物結合，藉 其轉化成適合用於水泥和液 次進料返回脫硫器中，然後 之情況下進行循環。在融合 有效地促進熔渣的排出，特 被固化且不再能藉由傳統方 藉由流經分接頭的氧氣使其 合併形成可流動的氧化鐵和 使一種“冷凍的，，融合氣化爐] ί氣體脫硫的脫硫室或移動床， 内有氣化爐氣體流過，日可由 石灰之進料’以期能產生可用 式’可避免產生廢棄物。此炫： 燼中吸收其他污染物。這些污 ’然後不再對環境產生危害。 實例’除了脫硫氣以外，亦被 或鐵礦，其同樣地會與氣化爐 由將其進料至氣化爐中，並使 態鐵的熔渣。被排出的鐵可再 即可再不消耗任何相當量的鐵 氣化爐爐床中的液態鐵可同時 別是在操作停工期後，當炼逢 法使其熔化時^在爐床的鐵可 熔化，且其可與已固化的熔渣 熔渣的混合物。以此方式，可 ί新開始操作。 然而 至脫硫區 舉例而言 1亦可將鐵粒或鐵礦以及添加物，例如白堊進料 中。可以傳铕太々、隹 止名 至進枓 寻、先方式進一步處理已被 ，使其形成鋼。 ㈣生鐵’ 硫， 一致 料。 除移動床反應器外 或者可使用串列的 。此情況甚至可處 ’亦可使用流體化床反應器進行脫 流體化床以使原料的滯留時間更為 理顆粒大小小於1η π 10 mm的細粒狀原 19 200905061 亦如在鼓風爐之案例中，或者在直接還原襞置之案例 中，會因此而產生過量且仍含有相當多能量的氣體（出口 氣體）。 此，出〇氣體，氣體為： CO% H,% CO,% CH,%_ 1-3 L-H2S Dorn N,% H„ MJ/m 3 COREX® 35-40 15-20 33-36 10-70 4-6 7.5 頂部氣體 17-20 1-2 20-25 ------ 1 剩餘部份 3.5-4 FINEX® 35-40 15-20 35 〜L〇-7〇 4-6 7.5 f

如耽化氣體一般，此氣體可在燃氣渦輪機中燃燒。針 對此目的，為了使氮氣不進入或僅少量氮氣進入程序中， 在融合軋化爐中使用純氧氣或含有大量氧氣的氣體，而該 含氧氣體至少含有95體積％的〇2，較佳為至少99體積％ ^使咼燃燒溫度降低至渦輪機的最適範圍，根據本 發明而返回的二氧化碳可作為調節劑使用。由於具有較氮 孔大付夕的比熱容量而使其具有較小的氣體體積，c〇 用於燃氣渦輪機中進行燃燒區域溫度的設定。此情況丄裝 置軼小，因而較不昂責。可藉由使部份煙道氣返回 而提供C〇2。在燃料氣混合物中不含N2 (此乃因使 或含至少99Ί*藉。/η 择 純氧 成。 、。〇2之氣體）亦指不會有有害的Ν〇χ形 根據本發明可使來 C〇2，由於相較於含氮 此情況使得位於下游的 自燃氣渦輪機之廢氣中含有極言旦 氣之煙道氣而言具有較多的輻=里 蒸汽鍋爐之能量運用性較好成為。 20 200905061 能。 爐、 貴。 輪出。 代表下游廢熱鋼 的尺寸且更不昂 此情況可讓鋼爐裝置具有明確較高的 進步的優點為較小的氣體體積亦 氣體管線和氣體處理元件可有較小 由於在煙道氣中不含安定 不會製诰# & π 、 且其所含有的水蒸氣 个嘗表以任何問題，因此不必 ^ ΓΓ. . Λ 要/辰縮蒸况鍋爐廢氣中所含 的c〇“如同目前所使用的程序案例令之情況）。 將煙道氣中所含有的水基氣 、離可精由許多已知的冷 凝程序而各易且廉價地達成，^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 的熱交換。 麗形式的冷部或間接 藉由將其送回燃氣渦輪機中的方式，—方面可在不花 費j者成本的情況下利用以此方式所獲得@c〇2作為溫度 周即劑丨彳面則可以已知的方式繼續進行將其隔 動作。 根據本發明的方法亦意味著不需要繁雜的H2S/c〇s移 除步驟。Φ不需要裝設因應此目的的裝置。也不需要轉化 反應，因此，同樣地不需要昂貴且能源密集的裝置。 【實施方式] 實例 圖1代表本發明的一個具體實例。 使礦2和添加劑3，例如石灰，藉由進料元件而進料 至移動床反應器丨中。由此方式形成的裝料2〇可藉由來 自旋風分離器6的去粉塵氣體而以逆流方式進行預熱，而 21 200905061 成為部份被锻燒的且部份被還原的裝料。爾後，藉由排出 裝置將此（部份地）還原裝料21經由融合氣化爐4的自 由空間13而進料至其炭床12中。此碳床12係由碳載體7 經高溫熱解而形成，而碳載體7係藉由在氧氣4〇中吹動 噴嘴中的熱氣化氣體而由煤f i 8、i 9處獲得。在此熱炭 床12中，該（部份地）還原裝料21為完全還原且煅燒的， 接著即熔化而形成生鐵14和熔渣15。炭床12中的溫度情 況係如圖1中表示的曲線圖實例所示。 生鐵14和熔渣15係每隔一段距離由出鐵口 16處被排 出。根據進一步之具體實例，熔渣丨5係由獨自的出鐵口丄7 (以虛線表示）與生鐵14分別被排出。被排出的生鐵然 後可被再次送回移動床反應器丨中作為脫硫劑而重新使用 (以虛線表示的連接管線16 a )。 原料氣體（氣化爐氣體）5由自由體積丨3的上端處離 開融合氣化爐4，且在產生熱粉塵8之旋風分離器6中被 清洗，其中該熱粉塵8與經由控制閥41進料的氧氣4〇 — 同返回融合氣化爐4之自由空間13中，之後在該處被氣 化且熔化。由此方式所產生的熔化物由炭床12收集，並 將之向下輸送至熔渣和生鐵浴14、15中。去粉塵氣體5 在舉例而言為800。(：之溫度下進入移動床反應器！中引起 前述之反應，並因而被氧化至熱力學上預定的程度，然後 被冷卻。粗出口氣體22亦在移動床反應器1的頂端處以 相同的方式離開。由於仍含有粉塵，因而在下游處的粉塵 分離器23中使粗出口氣體22淨化並使其在冷卻器39中 22 200905061 v卩後者可設計成使大部分此氣體的熱焓能被回收的方 式進行。 在壓縮機2.4中使淨化且冷卻❸氣體加壓至 2輪5機3〇之燃燒…進行燃燒所需的壓力，而在燃：室 25中，其與氧氣4G以及在壓縮機階段27中壓縮的煙道氣 28 ^質上為二氧化碳）—同燃燒。然後使燃燒氣體通過 燃乱屑輪冑3G ’而在此所產生的機械能則被釋放至合併的 發電器2^ -將來自燃氣渦輪機3 〇且仍然熱的廢氣進料至下游處的 m鋼爐31巾。在此情況下可產生熱蒸汽，並將之用於 下游蒸汽渦輪機32中以產生機械能，最後將此機械能輸 送至&電機33中。所使用的蒸汽在冷凝器34中冷凝並進 料至⑼留槽36中。冷凝液經由冷凝液幫浦37而被送返蒗 汽鍋爐31中。 … “離開蒸汽鍋爐31的煙道氣28包括純二氧化碳和一些 水揉、氣。隨後，可藉由控制元件26和壓縮機27將其引入 =燒至25中以設定溫度。在使所含的水蒸氣冷凝後，可 繼續進行剩餘煙道a 28的隔離，或者可不經處理而使其 釋放至大氣中。 ^ 、在使用細礦石的案例中’可裝設流體化床反應器或至 =為兩個的串列式流體化床反應器，而不使用移動床反應 23 200905061 【圖式簡單說明】 圖1代表本發明的一個具體實例。 主要元件符號說明 1 移動床反應器 2 礦 3 添加劑 4 融合氣化爐 5 氣化爐氣體 6 旋風分離器 7 碳載體 8 熱粉塵 12 煤及/或炭床 13 自由空間 14 生鐵 15 熔渣 16 分接頭 16a 連接管線 17 分接頭 18 煤倉 19 煤倉 20 裝料 21 (部份地）適 22 粗出口氣體 24 200905061 23 粉塵分離器 24 壓縮機 25 燃燒室 26 控制元件 27 壓縮機階段 28 煙道氣 29 發電機 30 燃氣渴輪機 3 1 蒸汽锅爐 32 蒸汽渦輪機 33 發電機 34 冷凝器 36 滯留槽 37 冷凝液幫浦 39 冷卻器 40 氧氣 41 控制閥 25

Claims (1)

1. 200905061 十、申請專利範圍： 環）發電設備中 而產生電能的方 1· 一種在燃氣暨蒸汽渦輪機（複合循 使用產自碳載體和含氧氣體的氣化氣體 法’其特徵在於： :載產氣區中由氧氣或含有大量氧氣之氣體氣 ::其中該氣體之氧氣含量為至少95體積 至少99體積％， 1 ^ 使以此方法產生的氣化氣體 卩 /± 必、3有脫硫劑的脫硫 匕，使所使用的脫硫劑進料 外t °亥產虱區中並在形成液 恶烙渣後將其排出， 使較佳為經過後續淨化和冷 7丨又忒經脫硫的氣化氣體 在燃燒室中與純氧一同婵焯， w 孔丨』燃&，將所得之燃燒氣體h2〇 和c〇2引入燃氣渦輪機中以產生能量， 參 在燃氣渦輪機的下游處’使燃燒氣體在蒸汽銷爐中分 離成為水蒸氣和二氧化壤， 接著將水蒸氣引入蒸汽渦輪機中，且 •使二氧化碳至少部份地返回燃燒室中以設定溫度。 2·根據中請專利範圍第丨項的方法，其特徵在又於在脫 硫區中另外使用鐵及/或鐵礦作為輔助劑’使其與所使用的 脫硫劑一同進料至產氣區中，並在該處熔化而排出。 斤3.根據申請專利範圍第2項的方法’其特徵在於使由 產氣£排出的鐵返回脫硫區中。 4.根據申請專利範圍第丨項的方法，其特徵在於在脫 硫區中另外使用鐵礦，使其在脫硫區中被預先加熱且預先 26 200905061 u原並與所使用的脫硫劑一同進料 虚祜士八祕、爭π τ十至產氧區中，而在該 兀也還原，熔化而被排出成為生鐵。 5. 根據中請專利範圍第4項的方 摅名Μ ΛΑ ^ 丹将徵在於氣化 爐軋體的脫硫作用以及鐵礦的預 弋少加甘、， …和預先运原係在兩 或夕個其一珂一後設置的流體化 ^^ ^ , L r進仃，鐵礦係由流 化床£、机到流體化床區，而氣化爐氣體ριι π $ ώ ^ ^. ^ &礼體則沿者與鐵礦流 门相反的方向流經流體化床區。 6. 根據申請專利範圍第i至5項中_ ^ ^ q τ 項的方法’且牲 徵在於在產氣區Φ夕，、田痒m A 4 ’ 轧匚中之，皿度汉疋為> 8〇〇t：,較佳 85 0。〇。 也為〉 ^ 7.根據申請專利範圍第1至5項中一項的方法，其 徵在於使用。〇2或co、h2、c〇2和水蒸氣的混合二々 方法中所有的清洗操作。 丁該 ,8.根據申請專利範圍第1至5項中一項的方法，其特 徵在於在產氣區中形成的液態熔渣係用於生產水泥。 9.—種用以實行根據申請專利範圍第i項中方法的妒 置’其包括一個碳載體（7 )用氣化爐，該氣化爐且 : ^ )之進料、含氧氣體的進料管線、液態熔渣的4 A ^ ^ 1 . Ν ^ J ^ 、'、（1 5 )和所產生之氣化爐氣體的排出管線（5 ). 其包括一個脫硫元件（1 )’該脫硫元件具有脫硫劑 ’、Κ }、氣化爐氣體之進料（5 )和經淨化氣化爐氣體用 排出官線（22 );以及包括一個具有燃氣渦輪機裝置機燒 至（25 )的複合式燃氣暨蒸汽渦輪機發電設備’有供應經 '乎化氣化爐氣體的管線（22 )和含氧氣體之進料（4〇 )導 27 200905061 入其中；以及包括— 有延伸自燃氣渦輪機 中，且其具有煙道氣 於： 個蒸汽渦輪機裝置的蒸汽鍋爐（3丨）， (30 )而供應燃燒氣體的管線導向其 (28 )之排出管線，該裝置之特徵在 «亥乱化爐係構成為一種具有煤及/或炭床（12)的融合 氣化爐（4 ) ’且具有用於液態熔渣（丨5 )之分接頭（1 6、 17)， •用於含氧氣體的進料管線為氧ll (40)《含有大量氧 氣之氣體的進料管線，其中該含氧氣體之氧氣含量為 至少95體積％ ’較佳為至少99體積％， 用於在Μ &氣化爐（4)中所產生的氣化爐氣體（5) 之排出管線係導入脫硫元件中， 該脫硫元件係構成為至少一個含有移動床或流體化床 之反應H⑴’其係以輸送方式與融合氣化爐（4 ) 連接以供入使用過的脫硫劑（2 1 )， 含氧氣體之進料為純氧（4〇 )之進料，且 具有控制元件（26 )且導 其係由煙道氣（28 )之排出管線處分支出來。 、10.根據申請專利範圍第9項的裝置，其特徵在於該至 ^個脫硫反應态（1 )具有鐵及/或鐵礦（2 )之進料，而 融合氣化爐（4)中則另外具備了用於生鐵（14)的分接 頭（1 6 )。 用 11 於生 •根據申請專利範圍第10項的裝置，其特徵在㈣ 鐵04)的分接頭（16)係以輪送方式與鐵及/或鐵 28 200905061 礦（2 )之進料連接。 12.根據申請專利範圍第9項的裝置，其特徵在於該脫 硫元件係構成為流體化床反應器串列，細礦用進料導入以 物流輸送方向設置在串列中第一個的流體化床反應器，在 流體化床反應器之間提供用於氣化氣體及用於細礦和脫硫 劑之輸运方式連接，而供融合氣化爐中產生之氣化爐氣體

   爐中具有用於生鐵的分接頭。 流體化床反應器中，其係 ’以供入使用過的脫硫劑 以及特徵在於在融合氣化 十一、圖式： 29