WO2006128426A1 - Power station having hot co2 gas recycling and method for operating the same - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a power plant, in particular an effective high-temperature membrane power plant with hot gas recirculation.
- the invention further relates to a method for operating such a power plant.
- the hot recirculated gas usually encounters cold feed gas. This creates an area with lowered temperature in the gas cycle.
- the problem of a particularly temperature resistant hot gas blower can be mitigated by positioning the blower in this colder main flow of the gas loop.
- the fan promotes the incoming gas flow forward, the gas flow is nevertheless stimulated in the entire circuit and thus also promoted the recirculating gas.
- More difficult is the initial situation with another system concept on which this invention is based. Its basic concept has a necessarily hot recirculating gas flow. In this case, but also the feed gas is hot, so that there is no temperature reduction after mixing and thus no way to use in practice only up to 500 0 C loadable blower.
- post-combustion capture separation of CO2 from the flue gas after combustion by means of suitable washes or, in the long term, by membrane systems
- Pre-combustion Capture Separation of CO2 in an intermediate step after coal gasification (or natural gas reforming), but before the
- coal gas has two significant advantages in terms of CO 2 separation.
- the real volume flow (with little nitrogen and at high pressure) is about 100 times less than the flue gases of conventional steam power plants. This leads directly to high partial pressures of the main components CO and H2.
- the oxygen can be obtained by means of low-temperature decomposition in a LZA, but with high energy expenditure.
- the flue gas returned by the blower has a low temperature [2]. This varies between 160 and 340 0 C in the various published variants.
- Highest O2 / N2 separation selectivity can be achieved by so-called “dense” membrane systems based on mixed conductors with simultaneous electron and oxygen ion conductivity
- Modified perovskites such as those currently used as cathode materials for high-temperature fuel cells, are particularly suitable for this purpose is a high one
- the starting point of this invention is the high-temperature membrane
- the object of this invention is to provide an effective and improved compared to the prior art power plant with CO 2 -H redesignschitz arrangement available that CO2 from the combustion process with high
- the subject of the invention is a power plant with CO2 hot gas recirculation with all the features of the main claim.
- the term power plants with both coal or gas-powered steam power plants, as well as, for example, high-temperature fuel cell power plants are included.
- the power plant comprises a supply for fuel, a supply of oxidant and a reaction chamber.
- the reaction chamber corresponds to the burner chamber or the steam generator, while in a high-temperature fuel cell corresponds to the actual membrane-electrode unit in which the electrochemical reaction takes place.
- CO2-containing hot flue gas, or anode and cathode exhaust gas is discharged.
- a circulation for the flue gas a circulation (hot gas recirculation) which comprises at least one heat exchanger, a high-temperature membrane for separating O 2 from air and a fan.
- the fan is used for compression and gas conveying in the circulation.
- the blower arranged for the realization of the hot gas recirculation in a favorable position, or the compressor is characterized in that as a fan only up to 500 0 C designed blower is used.
- the invention differs by constructive measures for influencing the temperature in the gas cycle, in particular especially for the creation of a local temperature reduction for a favorable blower positioning.
- the object of the invention was achieved in particular by combining two measures.
- the shading of the high-temperature membrane with the associated heat exchanger was designed so that the membrane can be operated under optimal conditions (high temperature, low temperature gradients).
- the hot gas and the air flow through these components now in
- Flue gas and air in the membrane are low, so that constructive problems due to thermal stresses are not expected.
- FIG. 1 Oxycoal concept with O 2 from LZA (920 MW): CO 2 recycling at low temperature and combustion with O 2 / CO 2
- FIG. 2 Power plant concept OXYCOAL-AC (400 MW): CO 2 hot gas recirculation with hot gas blower, flue gas / air heat exchanger in DC
- FIG. 3 Membrane power plant "Oxycoal-FZJ" (simulation with PRO / 11):
- FIG. 1 illustrates a conceivable future power plant concept in which the oxygen used is first provided in an air separation plant (LZA).
- LZA air separation plant
- the flue gas leaving the combustion chamber or the steam generator has low design variants Temperatures between 160 and 340 0 C on. There are no outstanding requirements for fans to be used here.
- FIGS. 2 and 3 each show concepts in which the oxygen required directly from the compressed air via O 2
- Membranes is separated, while the predominantly CO2 existing recirculated flue gas is used as purge gas. As a result, a low CO 2 partial pressure on the permeate side is achieved, which is important for a promising driving force of the O 2 permeation.
- the high-temperature membranes are arranged directly in the hot gas cycle.
- the hot gas is first slightly cooled in a DC heat exchanger, passes through the high-temperature membrane and is enriched in the combustion chamber with oxygen enriched.
- the temperature in the gas cycle varies only slightly from about 850 0 C when leaving the combustion chamber to about 700 - 800 0 C when re-entering the same.
- the blower needed for the return would be arranged in the direction of flow directly behind the combustion chamber or between the heat exchanger and Hochtemperaturmemb- ran or between the high-temperature membrane and the combustion chamber, it would have to withstand temperatures above 700 0 C in any case.
- the efficiency of the high-temperature membrane is reduced by the fact that the two gas streams, the supplied air and the hot gas have significantly different temperatures.
- the supplied air is preheated by a heat exchanger to about 600 - 700 0 C, but at the same time the temperature of the flue gas to about 700 - 800 0 C lowered.
- High-temperature membranes only work from about 800 0 C effectively.
- the interconnection of the high-temperature membrane and the associated heat exchanger has been changed.
- the hot gas and the air flow through these components no longer in the DC, but in countercurrent.
- the hot flue gas flows through the membrane first and is then cooled in the heat exchanger.
- the air is heated sufficiently in the heat exchanger before it flows through the membrane. This advantageously increases the temperature level at the membrane.
- the average temperature difference across the membrane is considerably reduced by this flow guidance, which leads to significantly lower design problems due to thermal stresses.
- the blower or the compressor, which is responsible for the circulation of the flue gas, removed from the hot side of the flue gas stream and placed at the point after the membrane and the heat exchanger, where the gas stream is significantly cooled.
- the compressor must compress a large volume flow with a small pressure ratio.
- the disadvantage of the increased by the added oxygen material flow is overcompensated by the sunken from about 850 ° C to about 500 0 C temperature. While a hot gas blower for temperatures around 850 0 C would still have a considerable chen research needs, are blowers, which are designed for an operating temperature of about 500 0 C, in principle, already present.
Abstract
The invention relates to an improved power station having hot CO<SUB>2</SUB> gas recycling which recycles CO<SUB>2</SUB> from the combustion process at high temperature. For this, compared with the previously known power station designs, two improvements have been made. Firstly, the flue gas/air heat exchanger was matched to the requirements of the high temperature membrane and connection to the high temperature membrane designed in such a manner that the hot gas and the air now flow in countercurrent through these components. The hot flue gas flows in this case first through the membrane and then is cooled in the heat exchanger, the air in contrast is first heated in the heat exchanger and reaches the membrane with sufficiently high temperature. The gas temperatures in the membrane are virtually constant and the temperature differences between flue gas and air in the membrane are advantageously low. The abovementioned connection succeeds in producing a region within the hot gas circuit having considerably decreased temperature of approximately 500°C. By shifting position of the circulation fan to this region, the problem of previously absent implementation of a hot gas fan is solved.
Description
B e s c h r e i b u n g Description
Kraftwerk mit CO2-Heißgasrückführung sowie Verfahren zum Betreiben desselbenPower plant with CO2 hot gas recirculation and method for operating the same
Die Erfindung betrifft ein Kraftwerk, insbesondere ein effektives Hochtemperatur-Membrankraftwerk mit Heißgasrückführung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftwerkes.The invention relates to a power plant, in particular an effective high-temperature membrane power plant with hot gas recirculation. The invention further relates to a method for operating such a power plant.
Stand der TechnikState of the art
Als Kraftwerke mit Heißgasrückführung sind unter anderem fossil betriebene Dampfkraftwerke oder auch Hochtemperatur-Brennstoffzellen mit Anodengas- oder Kathodengasrückführung bekannt. Aus der Verfahrenstechnik ist ferner bekannt, dass eine zumindest teilweise Rückführung von Gasströmen zu verbesserten Konzepten führen kann, bzw. ist diese in manchen Fällen sogar zwingend notwendig. Die Rückführung von Gasströmen geschieht in der Regel mit einem Gebläse bzw. einem Verdichter, welche das Gas zurückfördern. Nach dem bisherigen Stand der Technik sind derartige Kreis- laufgebläse allerdings nur bis zu einer Betriebstemperatur von ca. 500 0C verfügbar. Bei sehr heißen zurückzuführenden Gasen mit Temperaturen oberhalb von 500 0C müssen deshalb spezielle Problemlösungen gesucht werden.As power plants with hot gas recycling, inter alia fossil-operated steam power plants or high-temperature fuel cells with anode gas or cathode gas recirculation are known. From the process engineering is also known that an at least partial recirculation of gas streams can lead to improved concepts, or in some cases is even mandatory. The return of gas streams is usually done with a blower or a compressor, which promote the gas back. In the prior art, such circular, however, are run fan only available up to an operating temperature of about 500 0 C. In the case of very hot gases to be returned with temperatures above 500 ° C., therefore, special solutions must be sought.
Bei den oben erwähnten Hochtemperatur-Brennstoffzellen mit Anodengas- oder Kathodengasrückführung trifft das heiße rückgeführte Gas in der Regel auf kaltes Feedgas. Dadurch entsteht ein Bereich mit abgesenkter Temperatur im Gaskreislauf. Bei diesen Systemen kann das Problem eines besonders temperaturbeständigen Heißgasgebläses dadurch entschärft werden, dass das Gebläse in diesen kälteren Hauptstrom des Gaskreislaufes positioniert wird. Obwohl nun das Gebläse den eintretenden Gasstrom nach vorn fördert, wird dennoch der Gasfluss im gesamten Kreislauf angeregt und somit auch das rückzuführende Gas gefördert.
Schwieriger ist die Ausgangssituation bei einem anderen Anlagenkonzept, auf dem diese Erfindung basiert. Dessen Grundkonzept weist einen notwendigerweise heißen zurückzuführenden Gasstrom auf. In diesem Fall ist aber auch das Feedgas heiß, so dass sich nach der Mischung keine Temperaturabsenkung ergibt und somit keine Möglichkeit, in der Praxis ein nur bis 500 0C belastbares Gebläse einzusetzen.In the above-mentioned high-temperature fuel cells with anode gas or cathode gas recirculation, the hot recirculated gas usually encounters cold feed gas. This creates an area with lowered temperature in the gas cycle. In these systems, the problem of a particularly temperature resistant hot gas blower can be mitigated by positioning the blower in this colder main flow of the gas loop. Although now the fan promotes the incoming gas flow forward, the gas flow is nevertheless stimulated in the entire circuit and thus also promoted the recirculating gas. More difficult is the initial situation with another system concept on which this invention is based. Its basic concept has a necessarily hot recirculating gas flow. In this case, but also the feed gas is hot, so that there is no temperature reduction after mixing and thus no way to use in practice only up to 500 0 C loadable blower.
Derzeitiger Stand der Kraftwerkskonzepte mit CO2-Abtrennung Längerfristig wird weltweit angestrebt, durch Entwicklung geeigneter Verfahren CO2 aus Kraftwerken abzutrennen und damit den Cθ2-Ausstoß erheblich zu senken. Die Abtrennung von CO2 aus Kraftwerksprozessen ist grundsätzlich über 3 Technologierouten erzielbar [I]:Current status of power plant concepts with CO2 separation In the longer term, efforts are being made throughout the world to separate CO2 from power plants by developing suitable processes and thus to significantly reduce CO 2 emissions. The separation of CO2 from power plant processes can basically be achieved via 3 technology routes [I]:
l .a "Post-Combustion-Capture": Abtrennung von CO2 aus dem Rauchgas nach der Verbrennung durch geeignete Wäschen bzw. langfristig durch Membransystemel .a "post-combustion capture": separation of CO2 from the flue gas after combustion by means of suitable washes or, in the long term, by membrane systems
Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass hohe Volumenströme an Rauchgas mit vergleichsweise geringer CO2-Konzentration gereinigt werden müssen. Membranen zur Abtrennung des CO2 werden deshalb einen hohen Bedarf an Membranfläche aufweisen.The disadvantage of this method is that high volume flows of flue gas with relatively low CO2 concentration must be cleaned. Membranes for the separation of CO2 will therefore have a high demand for membrane area.
l .b "Pre-Combustion-Capture": Abtrennung von CO2 in einem Zwischen- schritt nach Kohlevergasung (bzw. Erdgasreformierung), aber noch vor derl .b "Pre-combustion Capture": Separation of CO2 in an intermediate step after coal gasification (or natural gas reforming), but before the
Verbrennung mit LuftCombustion with air
Die verschiedenen bisher entwickelten Kohlevergasungsverfahren werden bevorzugt mit Sauerstoff oder angereicherter Luft (und Dampf) unter Druck (ca. 20-30 bar) betrieben. Deshalb weist das Kohlegas im Hinblick auf eine Cθ2-Abtrennung zwei entscheidende Vorteile auf. Zum einen ist der reale Volumenstrom (mit wenig Stickstoff und bei hohem Druck) etwa
um das 100-fache geringer als bei den Rauchgasen üblicher Dampfkraftwerke. Dies führt unmittelbar zu hohen Partialdrücken der Hauptkomponenten CO und H2. Nach einer zusätzlichen CO-Konvertierung nach CO2 und H2 mittels Dampfzufuhr (Shift-Reaktor) zur Konditionierung des Koh- legases für eine CO2-Abtrennung eröffnen sich zwei Optionen:The various coal gasification processes developed so far are preferably operated with oxygen or enriched air (and steam) under pressure (about 20-30 bar). Therefore, the coal gas has two significant advantages in terms of CO 2 separation. On the one hand, the real volume flow (with little nitrogen and at high pressure) is about 100 times less than the flue gases of conventional steam power plants. This leads directly to high partial pressures of the main components CO and H2. After an additional CO conversion to CO2 and H 2 by means of a steam feed (shift reactor) for the conditioning of the carbon dioxide for CO2 separation, two options are available:
• Abtrennung von CO2 z. B. mit einer Wäsche oder• Separation of CO2 z. B. with a wash or
• Abtrennung einer hinreichenden Menge H2 mittels einer Membran, wobei im Retentat ein CO2-reiches Gas zurückbleibt, geeignet für eine Verflüssigung und Deponierung. Bei beiden Optionen wird der Wasserstoff anschließend in einem Gas- und• Separation of a sufficient amount of H2 by means of a membrane leaving a CO2-rich gas in the retentate, suitable for liquefaction and landfill. In both options, the hydrogen is subsequently in a gas and
Dampfturbinen-Prozess (GuD-Prozess) (mit Fb-Turbine, die z. B. bei SIEMENS entwickelt wird) verströmt.Steam turbine process (gas and steam process) (with Fb turbine, which is developed eg at SIEMENS) flows.
l .c "Oxyfuel-Prozess": Sehr einfache C O2 -Abtrennung nach Verbrennung mit reinem Sauerstoffl .c "Oxyfuel process": Very simple CO 2 separation after combustion with pure oxygen
Dieses Verfahren hat einen entscheidenden Vorteil. Verbrennung in reinem Sauerstoff liefert als Verbrennungsprodukt nur CO2 und Wasserdampf, der beim Abkühlen des Gasgemisches auf sehr einfache Weise durch Kondensation vom CO2 getrennt werden kann.This procedure has a decisive advantage. Combustion in pure oxygen produces only CO2 and water vapor as a combustion product, which can be separated from the CO2 in a very simple way by cooling the gas mixture by condensation.
Bei allen Oxyfuel-Prozessen wird ein Teil des Rauchgases mit Temperaturen unter 1000 0C zurückgeführt, um die Temperaturen in der Brennkammer auf 1500 0C zu begrenzen. Eine Verbrennung mit reinem Sauerstoff ohne ein Luft/ Stickstoffgemisch bzw. ohne rückgeführtes CO2-Gas würde regelmäßig zu Verbrennungstemperaturen von weit über 2000 °C führen. Dieses Rauchgas enthält überwiegend CO2. Das Temperaturniveau des rückgeführten Rauchgases kann je nach Konzept sehr unterschiedlich ausfallen.In all oxyfuel processes, a portion of the flue gas is returned at temperatures below 1000 0 C in order to limit the temperatures in the combustion chamber to 1500 0 C. Combustion with pure oxygen without an air / nitrogen mixture or without recycled CO 2 gas would regularly lead to combustion temperatures of well over 2000 ° C. This flue gas contains predominantly CO 2 . The temperature level of the recirculated flue gas can be very different depending on the concept.
Auch hinsichtlich der Sauerstofferzeugung existieren prinzipiell unterschiedliche Verfahren:
2.a Konzept mit Luftzerlegungsanlage (LZA)In principle, there are also different processes with regard to the production of oxygen: 2.a concept with air separation plant (LZA)
Der Sauerstoff kann mittels Tieftemperaturzerlegung in einer LZA gewonnen werden, allerdings unter hohem Energieaufwand. Das mittels Gebläse zurückgeführte Rauchgas weist eine niedrige Temperatur auf [2]. Diese variiert zwischen 160 und 340 0C bei den verschiedenen publizierten Varianten.The oxygen can be obtained by means of low-temperature decomposition in a LZA, but with high energy expenditure. The flue gas returned by the blower has a low temperature [2]. This varies between 160 and 340 0 C in the various published variants.
2.b Konzept mit Hochtemperatur-θ2-Membran2.b concept with high temperature θ2 membrane
Höchste O2/N2-Trennselektivität kann durch sog. „dichte" Membransysteme auf Basis von Mischleitern mit gleichzeitiger Elektronen- und Sauerstoffionen-Leitfähigkeit erreicht werden. Modifizierte Perowskite, wie sie heute als Kathodenmaterialien für Hochtemperatur-Brennstoffzellen eingesetzt werden, sind dafür besonders geeignet. Allerdings ist eine hoheHighest O2 / N2 separation selectivity can be achieved by so-called "dense" membrane systems based on mixed conductors with simultaneous electron and oxygen ion conductivity Modified perovskites, such as those currently used as cathode materials for high-temperature fuel cells, are particularly suitable for this purpose is a high one
Betriebstemperatur von mindestens ca. 800 0C erforderlich [3, Seite 62].Operating temperature of at least approx. 800 ° C required [3, Page 62].
2. c Konzept mit Niedertemperatur-θ2-Membran2. c Concept with low temperature θ2 membrane
Alternative poröse Niedertemperatur-θ2-Membransysteme kommen vorläufig noch nicht in Frage, da hier noch ein sehr hoher Entwicklungsbedarf vorhanden ist.For the time being, alternative porous low-temperature θ2 membrane systems are still out of the question, since there is still a very high need for development here.
Ausgangspunkt dieser Erfindung ist das Hochtemperatur-Membran-The starting point of this invention is the high-temperature membrane
Kraftwerkskonzept des Verbundvorhabens „ OXYCOAL-AC" der RWTH Aachen. Dort wird das CO2 aus dem Verbrennungsprozess mit hoher Temperatur zurückgeführt, um eine ausreichend hohe Temperatur in der Membran aufrechterhalten zu können [4]. Im Gleichstrom mit dem Rauchgas erfolgt die Vorwärmung der Luft zunächst in einem Wärmetauscher und anschließend auch innerhalb der Membran.
Dieses Konzept weist derzeit jedoch noch zwei Nachteile auf:Power plant concept of the collaborative project "OXYCOAL-AC" of the RWTH Aachen, where the CO2 from the combustion process is recirculated at high temperature to maintain a sufficiently high temperature in the membrane. [4] In co-current with the flue gas, the preheating of the air takes place first in a heat exchanger and then also inside the membrane. However, this concept currently has two disadvantages:
• Die gewählte Verschattung wird innerhalb der Membran zu inhomogenen Temperaturverläufen führen.• The selected shading will lead to inhomogeneous temperature gradients within the membrane.
• In dieser Anordnung ist ein Kreislaufgebläse bei sehr hoher Tempera- 5 tur (8500C) zu betreiben. Die Realisierung dieser Komponente stellt ein schwerwiegendes Problem dar und erfordert erheblichen Forschungsbedarf [4].• In this arrangement, a circulation blower is to be operated at a very high temperature (850 ° C.). The realization of this component is a serious problem and requires considerable research [4].
Bei moderaten Betriebstemperaturen bis 500 0C können für die Gasförde- o rung für hohe Volumenströme mit einer nur geringen Druckerhöhung bis ca. 800 mbar Ventilatoren eingesetzt werden. Für Druckerhöhungen über 800 mbar werden Kompressoren verwendet. Bis zu einem Druckverhältnis von 7 werden Gasströme einstufig ohne Zwischenkühlung verdichtet.At moderate operating temperatures up to 500 0 C fans can for the gas extraction o tion for high volume flow with only a slight increase in pressure up to 800 mbar are used. For pressure increases over 800 mbar compressors are used. Up to a pressure ratio of 7, gas streams are compressed in one stage without intermediate cooling.
5 Demgegenüber müssten für eine Heißgasförderung Spezialgebläse, wie beispielsweise riemengetriebene Radialventilatoren, eingesetzt werden, die aufgrund der hohen Betriebstemperaturen und den daraus resultierenden technischen Gegebenheiten nur einen geringen Druckaufbau zulassen. In der Regel werden Heißgasgebläse im Gegensatz zu normalen Gebläsen mit o einem deutlich schlechteren Wirkungsgrad (60 %) simuliert.5 In contrast, special fans, such as belt-driven centrifugal fans, would have to be used for hot gas production, which allow only a low pressure build-up due to the high operating temperatures and the resulting technical conditions. As a rule, hot gas blowers are simulated in contrast to normal blowers with a significantly poorer efficiency (60%).
Aufgabe und LösungTask and solution
Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein effektives und gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Kraftwerk mit Cθ2-Heißgasrückführung zur Ver- 5 fügung zu stellen, welches CO2 aus dem Verbrennungsprozess mit hoherThe object of this invention is to provide an effective and improved compared to the prior art power plant with CO 2 -Heißgasrückführung available that CO2 from the combustion process with high
Temperatur zurückführt, und welches konstruktiv kein Problem mit einem Heißgasgebläse aufweist.Temperature returns, and which constructively has no problem with a hot gas blower.
Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben des vorgenannten verbesserten Kraftwerkes zur Verfügung zu stellen. 0Furthermore, it is the object of the invention to provide a method for operating the aforementioned improved power plant. 0
Die Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch ein Kraftwerk mit CO2- Heißgasrückführung und weiteren Merkmalen gemäß Hauptanspruch so-
wie durch ein Verfahren zum Betreiben dieses Kraftwerks gemäß Nebenanspruch. Vorteilhafte Ausführungsformen des Kraftwerks und des Verfahrens zum Betreiben desselben finden sich in den jeweils rückbezogenen Ansprüchen.The objects of the invention are achieved by a power plant with CO2 hot gas recirculation and further features according to the main claim. as by a method for operating this power plant according to the independent claim. Advantageous embodiments of the power plant and the method for operating the same can be found in the respective dependent claims.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftwerk mit CO2- Heißgasrückführung mit der Gesamtheit an Merkmalen des Haupan- spruchs. Dabei sind unter dem Begriff Kraftwerke sowohl mit Kohle oder auch mit Gas betriebene Dampfkraftwerke, als auch beispielsweise Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Kraftwerke mit umfasst.The subject of the invention is a power plant with CO2 hot gas recirculation with all the features of the main claim. The term power plants with both coal or gas-powered steam power plants, as well as, for example, high-temperature fuel cell power plants are included.
Das Kraftwerk umfasst dabei eine Zufuhr für Brennstoff, eine Zufuhr für Oxidationsmittel sowie eine Reaktionskammer. Bei einem Dampfkraftwerk entspricht die Reaktionskammer dabei der Brennerkammer bzw. dem Dampferzeuger, während sie bei einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle der eigentlichen Membran-Elektroden-Einheit entspricht, in der die elektrochemische Umsetzung stattfindet. Aus der Reaktionskammer wird CO2- haltiges heißes Rauchgas, bzw. Anoden- und Kathodenabgas abgeleitet.The power plant comprises a supply for fuel, a supply of oxidant and a reaction chamber. In a steam power plant, the reaction chamber corresponds to the burner chamber or the steam generator, while in a high-temperature fuel cell corresponds to the actual membrane-electrode unit in which the electrochemical reaction takes place. From the reaction chamber, CO2-containing hot flue gas, or anode and cathode exhaust gas is discharged.
Für das Rauchgas ist eine Kreislaufführung (Heißgasrückführung) vorgesehen, die wenigstens einen Wärmetauscher, eine Hochtemperaturmembran zur Abtrennung von O2 aus Luft sowie ein Gebläse umfasst. Das Gebläse dient der Kompression und der Gasförderung in der Kreislauffüh- rung. Das für die Realisierung der Heißgasrückführung an günstiger Position angeordnete Gebläse, bzw. der Verdichter ist dadurch gekennzeichnet, dass als Gebläse ein lediglich bis zu 5000C ausgelegtes Gebläse eingesetzt wird.For the flue gas a circulation (hot gas recirculation) is provided which comprises at least one heat exchanger, a high-temperature membrane for separating O 2 from air and a fan. The fan is used for compression and gas conveying in the circulation. The blower arranged for the realization of the hot gas recirculation in a favorable position, or the compressor is characterized in that as a fan only up to 500 0 C designed blower is used.
Gegenüber dem aus der Literatur bekannten KraftwerkskonzeptCompared to the power plant concept known from the literature
OXYCOAL-AC (400 MW) unterscheidet sich die Erfindung durch konstruktive Maßnahmen zur Temperaturbeeinflussung im Gaskreislauf, insbe-
sondere für die Schaffung einer lokalen Temperaturabsenkung für eine günstige Gebläsepositionierung. Dabei wurde die Aufgabe der Erfindung insbesondere durch Kombination zweier Maßnahmen gelöst.OXYCOAL-AC (400 MW), the invention differs by constructive measures for influencing the temperature in the gas cycle, in particular especially for the creation of a local temperature reduction for a favorable blower positioning. The object of the invention was achieved in particular by combining two measures.
A) Anpassung des Rauchgas/ Luft- Wärmetauschers an die Erfordernisse der Hochtemperatur-MembranA) Adaptation of the flue gas / air heat exchanger to the requirements of the high-temperature membrane
Die Verschattung der Hochtemperatur-Membran mit dem zugehörigen Wärmetauscher wurde so konzipiert, dass die Membran unter optimalen Bedingungen (hohe Temperatur, niedrige Temperaturgradienten) betrieben wer- den kann. Das Heißgas und die Luft durchströmen diese Bauteile nun imThe shading of the high-temperature membrane with the associated heat exchanger was designed so that the membrane can be operated under optimal conditions (high temperature, low temperature gradients). The hot gas and the air flow through these components now in
Gegenstrom. Das heiße Rauchgas durchströmt dabei zuerst die Membran und wird dann im Wärmetauscher abgekühlt, die Luft hingegen wird zuerst im Wärmetauscher aufgeheizt und erreicht die Membran mit ausreichend hoher Temperatur, so dass nahezu konstante hohe Gastemperaturen in der Membran vorhanden sind. Auch die Temperaturdifferenzen zwischenCountercurrent. The hot flue gas flows through the first membrane and is then cooled in the heat exchanger, the air, however, is first heated in the heat exchanger and reaches the membrane with sufficiently high temperature, so that almost constant high gas temperatures are present in the membrane. Also the temperature differences between
Rauchgas und Luft in der Membran sind gering, so dass konstruktive Probleme aufgrund von Wärmespannungen nicht zu erwarten sind.Flue gas and air in the membrane are low, so that constructive problems due to thermal stresses are not expected.
B) Positionsverschiebung des Kreislaufgebläses in den neu geschaffenen kälteren Bereich des GaskreislaufsB) Position shift of the circulation blower in the newly created colder area of the gas cycle
Durch diese Verschaltung ist es außerdem gelungen, innerhalb des Heißgaskreislaufes einen Bereich mit erheblich abgesenkter Temperatur von ca. 5000C zu schaffen. Durch Positionsverschiebung des Kreislaufgebläses in diesen Bereich (nach Membran und Wärmetauscher und vor derBy this interconnection, it has also been possible to create an area within the hot gas cycle with a significantly lowered temperature of about 500 0 C. By position shift of the circulation blower in this area (after membrane and heat exchanger and before the
Brennkammer) ist nun das Problem für bislang fehlende Realisierung eines Heißgasgebläses gelöst. Es ergibt sich nur ein geringer Nachteil durch den an dieser Stelle des Kreislaufs etwas vergrößerten Volumenstrom infolge des hinzugekommenen Sauerstoffs.
Während ein Heißgasgebläse für Temperaturen um 8500C einen erheblichen Forschungsbedarf aufweist, sind Gebläse bei 5000C prinzipiell mit vorhandener Technologie darstellbar.Combustion chamber) is now the problem solved for hitherto lack of realization of a hot gas blower. There is only a slight disadvantage of the volume flow increased somewhat at this point in the cycle as a result of the added oxygen. While a hot gas blower for temperatures around 850 0 C has a considerable research need, blowers at 500 0 C can be represented in principle with existing technology.
Spezieller BeschreibungsteilSpecial description part
Nachfolgend wird der Gegenstand der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung dadurch beschränkt wird. Es zeigen Figur 1 : Oxycoal-Konzept mit O2 aus LZA (920 MW): CO2-Rückführung bei niedriger Temperatur und Verbrennung mit O2/ CO2 Figur 2: Kraftwerkskonzept OXYCOAL-AC (400 MW): CO2-Heißgas- rückführung mit Heißgas-Gebläse, Rauchgas /Luft- Wärmetauscher im Gleichstrom Figur 3: Membran-Kraftwerk "Oxycoal-FZJ" (Simulation mit PRO /11):The subject matter of the invention will be explained in more detail below with reference to figures, without the subject matter of the invention being restricted thereby. 1: Oxycoal concept with O 2 from LZA (920 MW): CO 2 recycling at low temperature and combustion with O 2 / CO 2 FIG. 2: Power plant concept OXYCOAL-AC (400 MW): CO 2 hot gas recirculation with hot gas blower, flue gas / air heat exchanger in DC Figure 3: Membrane power plant "Oxycoal-FZJ" (simulation with PRO / 11):
CO2-Heißgasrückführung, Gegenstrom- Wärmetauscher und Kreislauf-Gebläse im Hauptstrom bei mittlerer TemperaturCO 2 hot gas recirculation, countercurrent heat exchanger and circulation blower in the main stream at medium temperature
Alle drei Konzepte basieren auf dem Oxyfuel-Prozess, bei dem die Verbren- nung mit reinem Sauerstoff als Verbrennungsprodukte nur CO2 und Wasserdampf liefert, der beim Abkühlen des Gasgemisches auf sehr einfache Weise durch Kondensation vom CO2 getrennt werden kann. Ein großes Entwicklungspotential wird Hochtemperatur-O2-Membranen zugesprochen, insbesondere aufgrund von energetischen Gesichtspunkten. Vor- aussetzung dafür ist, dass kostengünstige Membranen zur Verfügung stehen.All three concepts are based on the oxyfuel process, in which combustion with pure oxygen as combustion products only delivers CO2 and water vapor, which can be easily separated from CO2 by condensing the gas mixture. A great potential for development is attributed to high-temperature O2 membranes, in particular due to energetic aspects. A prerequisite for this is that inexpensive membranes are available.
Die Figur 1 stellt ein denkbares zukünftiges Kraftwerkskonzept dar, bei dem der eingesetzte Sauerstoff zunächst in einer Luftzerlegungsanlage (LZA) bereitgestellt wird. Das die Brennkammer bzw. den Dampferzeuger verlassende Rauchgas weist bei verschiedenen Konzeptvarianten niedrige
Temperaturen zwischen 160 und 340 0C auf. An hier einzusetzende Gebläse sind keine herausragenden Anforderungen zu stellen.FIG. 1 illustrates a conceivable future power plant concept in which the oxygen used is first provided in an air separation plant (LZA). The flue gas leaving the combustion chamber or the steam generator has low design variants Temperatures between 160 and 340 0 C on. There are no outstanding requirements for fans to be used here.
In den Figuren 2 und 3 sind jeweils Konzepte dargestellt, bei denen der benötigte Sauerstoff direkt aus der komprimierten Luft über O2-FIGS. 2 and 3 each show concepts in which the oxygen required directly from the compressed air via O 2
Membranen abgetrennt wird, während das vorwiegend aus CO2 bestehende rezirkulierte Rauchgas als Spülgas eingesetzt wird. Dadurch wird ein niedriger Cθ2-Partialdruck auf der Permeatseite erreicht, was für eine aussichtsreiche Triebkraft der O2-Permeation wichtig ist. Die Hochtempe- raturmembranen sind direkt im Heißgaskreislauf angeordnet.Membranes is separated, while the predominantly CO2 existing recirculated flue gas is used as purge gas. As a result, a low CO 2 partial pressure on the permeate side is achieved, which is important for a promising driving force of the O 2 permeation. The high-temperature membranes are arranged directly in the hot gas cycle.
Gemäß dem Konzept in Figur 2 wird das heiße Gas in einem Gleichstrom- Wärmetauscher zunächst leicht abgekühlt, durchläuft die Hochtemperaturmembran und wird mit O2 angereichert der Brennkammer wieder zuge- führt. Die Temperatur im Gaskreislauf variiert dabei nur relativ geringfügig von ca. 850 0C beim Verlassen der Brennkammer bis auf ca. 700 - 800 0C beim Wiedereintritt in dieselbe. Unabhängig davon, ob das für die Rückführung benötigte Gebläse in Strömungsrichtung direkt hinter der Brennkammer oder zwischen Wärmtauscher und Hochtemperaturmemb- ran oder zwischen Hochtemperaturmembran und der Brennkammer angeordnet werden würde, es müsste in jedem Fall Temperaturen oberhalb von 700 0C standhalten.According to the concept in FIG. 2, the hot gas is first slightly cooled in a DC heat exchanger, passes through the high-temperature membrane and is enriched in the combustion chamber with oxygen enriched. The temperature in the gas cycle varies only slightly from about 850 0 C when leaving the combustion chamber to about 700 - 800 0 C when re-entering the same. Regardless of whether the blower needed for the return would be arranged in the direction of flow directly behind the combustion chamber or between the heat exchanger and Hochtemperaturmemb- ran or between the high-temperature membrane and the combustion chamber, it would have to withstand temperatures above 700 0 C in any case.
Ferner wird die Effizienz der Hochtemperaturmembran dadurch herabge- setzt, dass die beiden Gasströme, die zugeführte Luft und das Heißgas deutlich unterschiedliche Temperaturen aufweisen. So wird die zugeführte Luft zwar über einen Wärmtauscher auf ca. 600 - 700 0C vorgewärmt, allerdings wird gleichzeitig die Temperatur des Rauchgases auf ca. 700 - 800 0C abgesenkt. Hochtemperaturmembranen arbeiten aber erst ab ca. 800 0C effektiv. Zudem würden die großen Temperaturgradienten über dieFurthermore, the efficiency of the high-temperature membrane is reduced by the fact that the two gas streams, the supplied air and the hot gas have significantly different temperatures. Although the supplied air is preheated by a heat exchanger to about 600 - 700 0 C, but at the same time the temperature of the flue gas to about 700 - 800 0 C lowered. High-temperature membranes, however, only work from about 800 0 C effectively. In addition, the large temperature gradients over the
Membran nachteilig zu mechanischen Belastungen und möglicherweise Rissen in der Membran führen.
Dem gegenüber wurden in dem erfinderischen Kraftwerkskonzept in Figur 3 zwei entscheidende Veränderungen vorgenommen.Membrane adversely lead to mechanical stress and possibly cracks in the membrane. In contrast, two crucial changes have been made in the inventive power plant concept in FIG.
Zum einen wurde die Verschaltung der Hochtemperaturmembran und des dazugehörigen Wärmetauschers verändert. Das Heißgas und die Luft durchströmen diese Bauteile nicht mehr im Gleichstrom, sondern im Gegenstrom. Das heiße Rauchgas durchströmt dabei zunächst die Membran und wird erst anschließend im Wärmetauscher abgekühlt. Die Luft wird entsprechend erst im Wärmetauscher ausreichend aufgeheizt, bevor sie die Membran durchströmt. Dadurch wird vorteilhaft das Temperaturniveau an der Membran gesteigert. Zudem wird durch diese Strömungsführung die mittlere Temperaturdifferenz über die Membran erheblich verringert, was zu deutlich geringeren konstruktiven Problemen aufgrund von Wärmespannungen führt.On the one hand, the interconnection of the high-temperature membrane and the associated heat exchanger has been changed. The hot gas and the air flow through these components no longer in the DC, but in countercurrent. The hot flue gas flows through the membrane first and is then cooled in the heat exchanger. The air is heated sufficiently in the heat exchanger before it flows through the membrane. This advantageously increases the temperature level at the membrane. In addition, the average temperature difference across the membrane is considerably reduced by this flow guidance, which leads to significantly lower design problems due to thermal stresses.
Als zweite Prozessveränderung wurde das Gebläse, bzw. der Verdichter, welches für die Umwälzung des Rauchgases zuständig ist, von der heißen Seite des Rauchgasstromes entfernt und an die Stelle nach der Membran und dem Wärmetauscher angeordnet, wo der Gastrom deutlich abgekühlt vorliegt. Der Verdichter muss einen großen Volumenstrom mit einem kleinen Druckverhältnis verdichten. Der Nachteil des durch den hinzugekommenen Sauerstoff vergrößerten Stoffstroms wird durch die von ca. 850 °C auf ca. 500 0C abgesunkene Temperatur überkompensiert. Während ein Heißgasgebläse für Temperaturen um 850 0C noch einen erhebli- chen Forschungsbedarf aufweisen würde, sind Gebläse, die für eine Betriebstemperatur von ca. 500 0C ausgelegt sind, prinzipiell schon vorhanden.
In dieser Anmeldung zitierte LiteraturAs a second process change, the blower, or the compressor, which is responsible for the circulation of the flue gas, removed from the hot side of the flue gas stream and placed at the point after the membrane and the heat exchanger, where the gas stream is significantly cooled. The compressor must compress a large volume flow with a small pressure ratio. The disadvantage of the increased by the added oxygen material flow is overcompensated by the sunken from about 850 ° C to about 500 0 C temperature. While a hot gas blower for temperatures around 850 0 C would still have a considerable chen research needs, are blowers, which are designed for an operating temperature of about 500 0 C, in principle, already present. Literature cited in this application
[1] J. Ewers, W. Renzenbrink, F. Hannemann, G. Haupt, G. Zimmermann, Entwicklung von Kombikraftwerkskonzepten zur Cθ2-freien Stromerzeugung, XXXVI. Kraftwerkstechnisches Kolloquium, TU Dresden, 19.-20. Okt. 2004, Beitrags-Nr. V27.[1] J. Ewers, W. Renzenbrink, F. Hannemann, G. Haupt, G. Zimmermann, Development of Combined Power Plant Concepts for CO 2 -free Power Generation, XXXVI. Power Plant Technical Colloquium, TU Dresden, 19.-20. Oct. 2004, entry no. V27.
[2] S. Hellfritsch et al, Fortschritte bei der Weiterentwicklung des Oxy- fuel-Prozesses am Beispiel eines Braunkohlekraftwerkes, XXXVI. Kraftwerkstechnisches Kolloquium, TU Dresden, 19.-20. Okt. 2004, Beitrags-Nr. V41. [3] Th. Melin, R. Rautenbach, Membranverfahren - Grundlagen der Modul- und Anlagenauslegung, Springer- Verlag Berlin, 2. Aufl., 2004. [4] U. Renz, Entwicklung eines Cθ2-emissionsfreien Kohleverbrennungsprozesses zur Stromerzeugung in einem Verbundvorhaben der RWTH Aachen, XXXVI. Kraftwerkstechnisches Kolloquium, TU Dresden, 19.- 20. Okt. 2004, Beitrags-Nr. V42.
[2] S. Hellfritsch et al, Progress in the further development of the oxyfuel process using the example of a lignite power plant, XXXVI. Power Plant Technical Colloquium, TU Dresden, 19.-20. Oct. 2004, entry no. V41. [3] Th. Melin, R. Rautenbach, Membrane Processes - Fundamentals of Modular and System Design, Springer-Verlag Berlin, 2nd ed., 2004. [4] U. Renz, Development of a Co2-emission-free coal combustion process for power generation in a combined project the RWTH Aachen, XXXVI. Power Plant Technical Colloquium, TU Dresden, 19-20 Oct. 2004, entry no. V42.
Claims
1. Kraftwerk umfassend eine Zufuhr für Brennstoff (1), eine Zufuhr für Oxidationsmittel (2), eine Reaktionskammer (3), einen Gaskreislauf (4), wenigstens einen Wärmetauscher (5) sowie eine Hochtemperaturmembran (6) zur Trennung von O2 und N2 sowie ein im Gaskreislauf angeordnetes Gebläse (7), dadurch gekennzeichnet, dass als Gebläse ein bis zu 500 0C ausgelegtes Gebläse angeordnet ist.A power plant comprising a fuel supply (1), an oxidant supply (2), a reaction chamber (3), a gas circulation (4), at least one heat exchanger (5), and a high temperature membrane (6) for separating O 2 and N 2 and a blower arranged in the gas circuit (7), characterized in that a blower designed up to 500 0 C fan is arranged.
2. Kraftwerk nach vorhergehendem Anspruch 1, bei dem die Hochtemperaturmembran (6) zur Abtrennung von O2 aus Luft als Gegenstromva- riante ausgelegt ist.2. Power plant according to the preceding claim 1, wherein the high-temperature membrane (6) for the separation of O 2 from air is designed as Gegenstromva- variant.
3. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, bei dem der Wärmetauscher (5) im Gaskreislauf zwischen der Hochtemperaturmembran (6) und der Reaktionskammer (3) angeordnet ist.3. Power plant according to one of the preceding claims 1 to 2, wherein the heat exchanger (5) in the gas circulation between the high-temperature membrane (6) and the reaction chamber (3) is arranged.
4. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 mit einem weiteren Wärmetauscher (5), der in Strömungsrichtung des zugeführten Oxidationsmittels vor der Hochtemperaturmembran (6) angeordnet ist.4. Power plant according to one of the preceding claims 1 to 3 with a further heat exchanger (5) which is arranged in the flow direction of the supplied oxidant in front of the high-temperature membrane (6).
5. Kraftwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Gebläse zwischen dem Wärmetauscher (5) und der Reaktions- kammer (3) angeordnet ist.5. Power plant according to one of the preceding claims 1 to 4, wherein the fan between the heat exchanger (5) and the reaction chamber (3) is arranged.
6. Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das heiße Gas aus der Reaktionskammer (3) zunächst in einem Wärmetauscher (5) abgekühlt und anschließend durch das Gebläse geleitet wird, bevor es erneut der Brennkammer (3) zugeführt wird .6. A method of operating a power plant according to any one of claims 1 to 5, wherein the hot gas from the reaction chamber (3) is first cooled in a heat exchanger (5) and then passed through the blower before it again the combustion chamber (3). is supplied.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das heiße Gas aus der Brennkammer (3) vor dem Durchlaufen des Wärmetauschers durch die Hochtemperaturmembran (6) geleitet wird.7. The method of claim 6, wherein the hot gas from the combustion chamber (3) before passing through the heat exchanger through the High-temperature membrane (6) is passed.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei dem die Hochtemperaturmembran (6) im Gegenstrom betrieben wird. 8. The method according to any one of claims 6 to 7, wherein the high-temperature membrane (6) is operated in countercurrent.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008087150A1 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion installation |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2026004A1 (en) * | 2007-08-07 | 2009-02-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operating a combustion facility and combustion facility |
JP5178453B2 (en) * | 2008-10-27 | 2013-04-10 | 株式会社日立製作所 | Oxyfuel boiler and control method for oxygen fired boiler |
DE102009021623A1 (en) * | 2009-05-16 | 2010-11-25 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Power plant and method for operating the same |
DE102013202713A1 (en) | 2013-02-20 | 2014-08-21 | Technische Universität Dresden | Producing synthesis gas, involves gasifying carbonaceous gasification material with oxygen-containing gasification agent, and introducing hot synthesis gas and water-containing coolant into evaporator and high-temperature heat exchanger |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1197256A1 (en) * | 2000-10-13 | 2002-04-17 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Process and apparatus for the production of hot combustion exhaust gas |
EP1327823A2 (en) * | 2002-01-08 | 2003-07-16 | The Boc Group, Inc. | Oxy-fuel combustion process |
US20040209129A1 (en) * | 2001-10-01 | 2004-10-21 | Elisabetta Carrea | Combustion process, in particular for a process for generating electrical current and/or heat |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19503348A1 (en) * | 1995-02-02 | 1996-08-08 | Erhard Liebig | Reducing nitrogen oxide(s) emissions in large scale plants |
US6117210A (en) * | 1997-04-29 | 2000-09-12 | Praxair Technology, Inc. | Solid electrolyte systems for producing controlled purity oxygen |
-
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-
2006
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1197256A1 (en) * | 2000-10-13 | 2002-04-17 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Process and apparatus for the production of hot combustion exhaust gas |
US20040209129A1 (en) * | 2001-10-01 | 2004-10-21 | Elisabetta Carrea | Combustion process, in particular for a process for generating electrical current and/or heat |
EP1327823A2 (en) * | 2002-01-08 | 2003-07-16 | The Boc Group, Inc. | Oxy-fuel combustion process |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008087150A1 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion installation |
Also Published As
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