WO2013038001A1 - Device and method for converting a solid fuel - Google Patents

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WO2013038001A1 PCT/EP2012/068216 EP2012068216W WO2013038001A1 WO 2013038001 A1 WO2013038001 A1 WO 2013038001A1 EP 2012068216 W EP2012068216 W EP 2012068216W WO 2013038001 A1 WO2013038001 A1 WO 2013038001A1
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    • C10J2300/1892Heat exchange between at least two process streams with one stream being water/steam

Definitions

  • the invention relates to a solid-fuel-fired gas turbine.
  • thermodynamics Numerous processes for the conversion of chemically bound energy into mechanical or electrical energy are known in thermodynamics. One differentiates thereby processes, with which each fuel can be used, of those, which are reserved for only a few (nobler) fuels. The processes, which are reserved for only a few fuels, usually have a much higher process efficiency, so that there is always a desire to make these processes accessible even to less noble fuels.
  • the Clausius-Rankine process belongs to the category where combustion in a steam generator can use any fuel, while a joule process (gas turbine process) only reserves liquid or gaseous fuels is.
  • Gas turbines are work machines in which cold air is compressed in a compressor, then heated in a combustion chamber by combustion of combustibles and finally expanded in a turbine. Since the relaxation of the gas takes place at a much higher temperature than the compression, mechanical work is released in this process.
  • the use of solid fuels always fails because of the problem that the combustion of solid always produces ash particles that are present in the flue gas. Gas turbines do not tolerate dust-like particles. There are therefore numerous attempts to remove the dust particles before entering the gas turbine. Ultimately, however, all these methods lead to a significant loss of efficiency of the Joule process.
  • the second part of the heat contained in the synthesis gas corresponds to the chemically bound energy of the fuel and is present in the synthesis gas predominantly as chemically bound heat, to a lesser extent as latent or sensible heat.
  • This heat is used in the gas turbine completely for heating the compressed air, so that the process with the same Efficiency proceeds as with the use of precious energy sources such as natural gas.
  • the fresh air for this second combustion chamber can be treated separately, so compressed, and also be relaxed again afterwards.
  • the fuel used is preferably part of the product gas generated in the gasification chamber, but any other fuel may be used.
  • a first partial flow of compressed for the gas turbine process fresh air before the combustion chamber of the gas turbine (under certain circumstances, only after this combustion chamber) withdrawn and fed to the second combustion chamber.
  • This partial flow of the compressed fresh air can be additionally recompressed prior to introduction into the second combustion chamber to compensate for pressure losses, which is preferably done by means of a jet pump, which can be operated for example by means of a portion of the steam, anyway for introducing the required heat and / or fluidizing the fluidized bed in the gasification chamber is required for the solid fuel.
  • the combustion heat generated in the second combustion chamber can be used for the process in different ways:
  • this second combustion chamber is a separate combustion chamber, which is thus used exclusively for the combustion of the air introduced there with the fuel introduced there. This has the advantage that the processes in these separate firing can be controlled very accurately independent of other processes.
  • the compressed fresh air for the second combustion chamber so for example, the branched off from the compressed fresh air for the gas turbine process substream, the gasification chamber, in particular the local fluidized bed, fed and there with a part of the introduced there solid fuel and / or with a part of the Gasification chamber recirculated product gas burned.
  • a heat transfer is only necessary within the gasification chamber, but is there usually fulfilled by the existing fluidized bed as a heat transfer medium:
  • the circulating fluidized bed may be exothermic in an area where combustion primarily occurs, and endothermic in another area where primarily the solid fuel gasification takes place.
  • a heat exchange between these two areas is quasi automatically given by the circulation of the fluidized bed.
  • the exhaust gases escaping the expander, such as the turbine, of the gas turbine process still contain a lot of heat, which can be used. On the one hand, this can be used to heat the compressed air for the gas turbine process, which increases its efficiency. On the other hand, this can cause the vaporization of the water and / or heating of the already generated steam for the gasification process.
  • a device which comprises, in addition to a gas turbine with compressor, combustion chamber and expander, a gasification chamber for gasifying a solid fuel, the latter preferably being operated by means of a fluidized bed, and the raw gas produced there is preferably combined via a gas scrubber.
  • a second combustion chamber is needed, which may be present separately or for which the gasification chamber can be used.
  • a heat-conductive connection is preferably necessary in the form of heat pipes between this separate second combustion chamber and the gasification chamber.
  • a heat exchanger is also provided for heating the compressed fresh air for the gas turbine and a heat exchanger for evaporating water for generating the fluidizing steam, which are preferably both operated with the exhaust gases of the expander from the gas turbine.
  • Figure 1 a first embodiment according to the invention
  • Figure 2 a second embodiment according to the invention.
  • the gasification chamber 27 is shown in the upper right, in the lower region of which there is a circulating fluidized bed 43, which is fluidized by water vapor 21 supplied from below.
  • the solid fuel supplied via the fuel supply 28 to the gasification chamber 27 becomes in the gasification chamber 27 - usually under pressure - largely gasified, possibly also burned to a part, in which case the heat of combustion gasification of the rest of the solid fuel benefits, and thus the generation of the raw gas 29, which after cleaning in a gas scrubber 30 as a product gas 31 is available.
  • the gas turbine consisting of the first combustion chamber 6 and the turbine 10 acting as an expander is shown.
  • a diverted partial flow 7 of the product gas 31 is burned together with compressed air in a compressor 1 2, which is additionally heated in a heat exchanger 12.
  • the fuel gases 8 of the second combustion chamber 25 are supplied to the turbine 9.
  • a partial stream 4 of the compressed and warmed up fresh air 3 is recompressed in a steel pump 23 and this recompressed fresh air 24 is supplied to a second separate combustion chamber 25 in which a partial stream 32 of the product gas of 31 is burned together with this recompressed fresh air 24.
  • the excess 34 of the product gas 31 is then available for further use.
  • the resulting heat of combustion is supplied in part via the heat pipes 26 of the fluidized bed 43 in the gasification chamber 27, and fed in part in the form of discharged from the separate second combustion chamber 25 fuel gases 35 of the turbine 10.
  • the vapor 21 required for fluidizing the fluidized bed 43 in the gasification chamber 27 is generated by evaporation of water in the heat exchanger 13, and fed directly to the fluidized bed 43 in a substream 21, in another partial flow 22 initially used to operate the steel pump 23.
  • the air compressed by the compressor 2 2 is further heated in a heat exchanger 12, wherein both the heat exchanger 12 and the heat exchanger 13 are operated by means of heat from the exhaust gases of the turbine 10, the first from the output 1 1 of the turbine 10 to the heat exchanger 12 and are then passed through the heat exchanger 13 before being released into the environment.
  • the solution according to FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that there is no separate second combustion chamber 25 here, but rather the partial stream 4 of the compressed and heated air 3 branched off in front of the combustion chamber 6 of the gas turbine - in turn recompressed for compensation of pressure losses by means of the jet pump 23 - the fluidized bed 43 is supplied in the gasification chamber 27, which in this case acts as a second combustion chamber.
  • the compressed air 24 reacts there with the solid fuel and thereby generates heat which accelerates the gasification process in the gasification chamber 27 and / or reacts with product gas 41 or raw gas 29 recirculated into the fluidized bed 43 of the gasification chamber 27, if such recirculation occurs at the gasification chamber 27 is provided.
  • This causes an increased yield of product gas 31 which, as in the first embodiment, is supplied to the first combustion chamber 6 of the gas turbine in a partial stream 7 and the remainder - optionally after branching off the recirculated product gas 41 - as surplus 34 is available for further use.

Abstract

For coupling the gas turbine process to the indirect gasification of solid fuels, particularly by means of steam, and to avoid the use of heat pipes (26) that must be operated using dangerous liquid alkali-metals, a second combustion chamber (25) is provided which is located outside the combustion chamber (6) of the steam turbine and whose heat can be kept to a low temperature level thus allowing the remaining processes to be made available with non-dangerous means.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR UMWANDLUNG  DEVICE AND METHOD FOR CONVERSION
EINES FESTBRENNSTOFFES  A SOLID FUEL
I. Anwendungsgebiet Die Erfindung betrifft eine feststoffbefeuerte Gasturbine. I. Field of application The invention relates to a solid-fuel-fired gas turbine.
II. Technischer Hintergrund In der Thermodynamik sind zahlreiche Prozesse zur Wandlung von chemisch gebundener Energie in mechanische oder elektrische Energie bekannt. Man unterscheidet hierbei Prozesse, bei denen jeder Brennstoff eingesetzt werden kann, von solchen, die nur einigen wenigen (edleren) Brennstoffen vorbehalten sind. Die Prozesse, die nur wenigen Brennstoffen vorbe- halten sind, haben zumeist einen deutlich höheren Prozesswirkungsgrad, so dass immer das Bestreben besteht, diese Prozesse auch unedleren Brennstoffen zugänglich zu machen. II. Technical Background Numerous processes for the conversion of chemically bound energy into mechanical or electrical energy are known in thermodynamics. One differentiates thereby processes, with which each fuel can be used, of those, which are reserved for only a few (nobler) fuels. The processes, which are reserved for only a few fuels, usually have a much higher process efficiency, so that there is always a desire to make these processes accessible even to less noble fuels.
So gehört zum Beispiel der Clausius-Rankine-Prozess (Dampf-Kraft- Prozess) zu der Kategorie, bei dem mittels Verbrennung in einem Dampferzeuger jeder Brennstoff eingesetzt werden kann, während ein Joule-Prozess (Gasturbinen-Prozess) nur flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen vorbehalten ist. Gasturbinen sind Arbeitsmaschinen, bei denen kalte Luft in einem Verdichter komprimiert, danach in einer Brennkammer durch Verbrennung brennbarer Stoffe erhitzt und letztlich in einer Turbine entspannt wird. Da die Entspannung des Gases auf deutlich höherer Temperatur erfolgt als die Kompression, wird bei diesem Prozess mechanische Arbeit frei. Die Nutzung von festen Brennstoffen scheitert stets an der Problematik, dass die Verbrennung von Feststoff stets auch Aschepartikel erzeugt, die im Rauchgas vorhanden sind. Gasturbinen vertragen keine staubförmigen Partikel. Es gibt daher zahlreiche Ansätze, die Staubpartikel vor dem Eintritt in die Gasturbine zu entfernen. Letztlich führen aber all diese Verfahren zu einem deutlichen Verlust an Wirkungsgrad des Joule-Prozesses. For example, the Clausius-Rankine process (steam-power process) belongs to the category where combustion in a steam generator can use any fuel, while a joule process (gas turbine process) only reserves liquid or gaseous fuels is. Gas turbines are work machines in which cold air is compressed in a compressor, then heated in a combustion chamber by combustion of combustibles and finally expanded in a turbine. Since the relaxation of the gas takes place at a much higher temperature than the compression, mechanical work is released in this process. The use of solid fuels always fails because of the problem that the combustion of solid always produces ash particles that are present in the flue gas. Gas turbines do not tolerate dust-like particles. There are therefore numerous attempts to remove the dust particles before entering the gas turbine. Ultimately, however, all these methods lead to a significant loss of efficiency of the Joule process.
In der Patentschrift US 4.212.652 gelingt es erstmalig, mit Hilfe einer al- lothermen Vergasung kohlenstoffhaltiger Einsatzstoffe mit Wasserdampf einen Joule-Prozess darzustellen, der mit festen (unedlen) Brennstoffen die gleich Größenordnung von Wirkungsgrad erreicht wie mit gasförmigen (edlen) Brennstoffen. Das Verfahren fand jedoch bislang keinen Einzug in kommerzielle Nutzungen, was wohl auf Probleme zurückzuführen ist, die für die Wärmeübertragung erforderlichen Flächen oder Temperaturdifferenzen bereitzustellen. In US Pat. No. 4,212,652, it is possible for the first time to represent a Joule process with the aid of allogenic gasification of carbonaceous feedstocks with steam, which achieves the same magnitude of efficiency with solid (non-noble) fuels as with gaseous (noble) fuels. However, the process has so far not found commercial uses, which is probably due to problems in providing the surfaces or temperature differences required for heat transfer.
Eine Weiterentwicklung stellt die Anmeldung DE 10 2004 033 348 A1 dar, bei der der Wärmeeintrag über Heatpipes erfolgen soll. Hierbei wird die für die allotherme Vergasung erforderliche Wärme aus der Brennkammer einer Gasturbine ausgekoppelt und mittels Heatpipe- Systemen in eine allotherme Vergasungskammer eingekoppelt. Das im al- lothermen Vergaser produzierte Synthesegas wird nach einer Gasreinigung der Brennkammer der Gasturbine zugeführt. Die für die Beheizung der Ver- gasungskammer erforderliche Wärme ist gemäß des 1 . Hauptsatzes der Thermodynamik als zusätzliche Wärme im Synthesegas enthalten und wird somit in einem kurzen Kreislauf wieder zum Vergaser geführt. Der zweite Teil der im Synthesegas enthaltenen Wärme entspricht der chemisch gebundenen Energie des Brennstoffs und ist im Synthesegas überwiegend als chemisch gebundene Wärme vorhanden, zum kleinen Teil auch als latente oder fühlbare Wärme. Diese Wärme wird in der Gasturbine vollständig zur Beheizung der verdichteten Luft genutzt, so dass der Prozess mit gleichem Wirkungsgrad abläuft wie beim Einsatz von Edelenergieträgern wie zum Beispiel Erdgas. A further development is the application DE 10 2004 033 348 A1, in which the heat input is to take place via heat pipes. Here, the heat required for the allothermal gasification is decoupled from the combustion chamber of a gas turbine and coupled by means of heat pipe systems in an allothermal gasification chamber. The synthesis gas produced in the al- lothermal gasifier is fed to the gas turbine after gas cleaning of the combustion chamber. The heat required for heating the gasification chamber is according to the 1. The main theorem of thermodynamics as additional heat contained in the synthesis gas and is thus conducted in a short cycle back to the carburetor. The second part of the heat contained in the synthesis gas corresponds to the chemically bound energy of the fuel and is present in the synthesis gas predominantly as chemically bound heat, to a lesser extent as latent or sensible heat. This heat is used in the gas turbine completely for heating the compressed air, so that the process with the same Efficiency proceeds as with the use of precious energy sources such as natural gas.
Der Prozess ist jedoch aufgrund der Auskopplung von Wärme aus der Brennkammer der Gasturbine und der Einkopplung in einen allothermen Vergaser sehr aufwändig gestaltet. Der Wärmetransport von der Brennkammer in den Vergaser erfolgt mittels Heatpipes, in denen beim erforderlichen Temperaturbereich flüssige Alkali-Metalle in metallischer Form als Wärmeträger erforderlich sind. Diese Medien bringen stets eine latente Gefahr des Austretens mit sich, was zur stark exothermen Reaktionen mit der Bildung von stark ätzenden Alkali-Oxiden oder Alkali-Hydroxiden führt. However, the process is designed very complex due to the extraction of heat from the combustion chamber of the gas turbine and the coupling in an allothermal carburetor. The heat transfer from the combustion chamber into the carburettor takes place by means of heat pipes, in which liquid alkali metals in metallic form as heat transfer medium are required at the required temperature range. These media always carry a latent risk of leakage, leading to highly exothermic reactions with the formation of highly corrosive alkali oxides or alkali hydroxides.
III. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe III. DESCRIPTION OF THE INVENTION a) Technical Problem
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, die Wirkungsgradpotentiale des neuartigen Verfahrens beizubehalten und gleichzeitig die Gefahren der Alkali-Metalle zu minimieren bzw. komplett zu vermeiden. It is therefore the object of the invention to maintain the efficiency potentials of the novel process and at the same time to minimize or completely avoid the dangers of the alkali metals.
b) Lösung der Aufgabe Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. b) Solution to the Problem This object is solved by the features of claims 1 and 9. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.
Indem in einer zweiten, von der Brennkammer der Gasturbine getrennten, Brennkammer verdichtete Frischluft sowie ein Brennstoff miteinander ver- brannt, in aller Regel unter Überdruck verbrannt, werden, und die Wärme aus dieser Verbrennung der zweiten Brennkammer dem allothermen Verga- sungsprozess zur Fügung gestellt wird, ist wegen des niedrigeren Temperaturenniveaus der Verbrennung in der zweiten Brennkammer gegenüber des Temperaturenniveaus in der Brennkammer der Gasturbine auch bei Verwendung von Heatpipes die Gefahr des Austretens flüssiger Alkali-Metalle nicht gegeben, da diese wegen des niedrigeren Temperaturenniveaus nicht benötigt werden sondern andere, ungefährlichere Wärmeträger hierfür ver- wendet werden können. By in a second, separate from the combustion chamber of the gas turbine combustion chamber compressed fresh air and a fuel burned together, usually burned under pressure, and the heat from this combustion of the second combustion chamber is the allothermal Verga- sungsprozess provided , is due to the lower temperature level of combustion in the second combustion chamber compared to Temperature levels in the combustion chamber of the gas turbine, even with the use of heat pipes, the risk of leakage of liquid alkali metals not given because they are not needed because of the lower temperature levels but other, safer heat transfer medium can be used for this purpose.
Dabei kann die Frischluft für diese zweite Brennkammer separat aufbereitet, also verdichtet, und auch separat danach wieder entspannt werden. Als Brennstoff wird dabei vorzugsweise ein Teil des in der Vergasungskammer erzeugten Produktgases verwendet, es kann jedoch auch jeder andere Brennstoff verwendet werden. In this case, the fresh air for this second combustion chamber can be treated separately, so compressed, and also be relaxed again afterwards. The fuel used is preferably part of the product gas generated in the gasification chamber, but any other fuel may be used.
Vorzugsweise wird jedoch in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung ein erster Teilstrom der für den Gasturbinen-Prozess verdichteten Frischluft vor der Brennkammer der Gasturbine (unter bestimmten Umständen auch erst nach dieser Brennkammer) abgezogen und der zweiten Brennkammer zugeführt. Dies spart den Aufwand einer separaten Aufbereitung. Dieser Teilstrom der verdichteten Frischluft kann zusätzlich vor Einbringen in die zweite Brennkammer noch nachverdichtet werden, um Druckverluste auszugleichen, was vorzugsweise mittelst einer Strahl-Pumpe geschieht, die beispielsweise mittels eines Teiles des Dampfes betrieben werden kann, der ohnehin zum Einbringen der benötigten Wärme und/oder Fluidisieren der Wirbelschicht in der Vergasungskammer für den Festbrennstoff benötigt wird. Preferably, however, in a first embodiment according to the invention, a first partial flow of compressed for the gas turbine process fresh air before the combustion chamber of the gas turbine (under certain circumstances, only after this combustion chamber) withdrawn and fed to the second combustion chamber. This saves the effort of a separate preparation. This partial flow of the compressed fresh air can be additionally recompressed prior to introduction into the second combustion chamber to compensate for pressure losses, which is preferably done by means of a jet pump, which can be operated for example by means of a portion of the steam, anyway for introducing the required heat and / or fluidizing the fluidized bed in the gasification chamber is required for the solid fuel.
Die in der zweiten Brennkammer entstehende Verbrennungs-Wärme kann für den Prozess auf unterschiedliche Weise genutzt werden: The combustion heat generated in the second combustion chamber can be used for the process in different ways:
Die eine Lösung besteht darin, dass diese zweite Brennkammer eine separate Brennkammer ist, die also ausschließlich für die Verbrennung der dort eingeleiteten Luft mit dem dort eingeleiteten Brennstoff benutzt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Prozesse in dieser separaten Brennkannnner unabhängig von anderen Prozessen sehr genau geregelt werden können. The one solution is that this second combustion chamber is a separate combustion chamber, which is thus used exclusively for the combustion of the air introduced there with the fuel introduced there. This has the advantage that the processes in these separate firing can be controlled very accurately independent of other processes.
Aus dieser zweiten, separaten Brennkannnner kann nun einerseits Wärme ausgekoppelt und der Vergasungskammer zugeführt werden mithilfe von Heatpipes, wofür vorzugsweise die zweite Brennkammer nicht allzu weit entfernt von der Vergasungskammer angeordnet werden sollte, sondern möglichst nahe daran. Des Weiteren enthalten die dieser zweiten Brennkammer entweichenden Brenngase sehr viel Wärme. Diese Brenngase werden daher dem Gasturbinenprozess wieder zugeführt, indem sie vorzugsweise wie die Brenngase aus der Brennkammer der Gasturbine in deren Expander eingeleitet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Brenngase aus der zweiten Brennkammer zunächst mit einem Teil des Produktgas des zu vermischen und der ersten Brennkammer des Gasturbinenprozesses zuzuführen. Auch eine Zuführung in die Vergasungskammer als Fluidisierungsmittel - oder gemischt mit Produktgas als Brennstoff - ist denkbar. Eine andere Lösung besteht darin, dass als zweite Brennkammer die Vergasungskammer selbst benutzt wird. From this second, separate Brennkannnner now on the one hand heat can be coupled out and fed to the gasification chamber using heat pipes, for which preferably the second combustion chamber should not be located too far away from the gasification chamber, but as close as possible. Furthermore, the combustion gases escaping from this second combustion chamber contain a great deal of heat. These fuel gases are therefore returned to the gas turbine process by being preferably introduced from the combustion chamber of the gas turbine in the expander as the fuel gases. Another possibility is to first mix the combustion gases from the second combustion chamber with a portion of the product gas and to supply them to the first combustion chamber of the gas turbine process. Also, a supply in the gasification chamber as a fluidizing agent - or mixed with product gas as a fuel - is conceivable. Another solution is that the gasification chamber itself is used as the second combustion chamber.
Dann wird die verdichtete Frischluft für die zweite Brennkammer, also beispielsweise der von der verdichteten Frischluft für den Gasturbinenprozess abgezweigte Teilstrom, der Vergasungskammer, insbesondere der dortigen Wirbelschicht, zugeführt und dort mit einem Teil des dort eingebrachten Festbrennstoffes und/oder mit einem Teil des in die Vergasungskammer rezirkulierten Produktgases verbrannt. Der Vorteil besteht darin, dass der bauliche Aufwand verringert wird, weil keine separate Brennkammer benötigt wird. Der weitere Vorteil besteht darin, dass die bei der Verbrennung entstehende Wärme sich bereits in der Vergasungskammer befindet, und nicht erst dorthin transportiert werden muss. Then, the compressed fresh air for the second combustion chamber, so for example, the branched off from the compressed fresh air for the gas turbine process substream, the gasification chamber, in particular the local fluidized bed, fed and there with a part of the introduced there solid fuel and / or with a part of the Gasification chamber recirculated product gas burned. The advantage is that the structural complexity is reduced because no separate combustion chamber is needed. The further advantage is that the heat generated during the combustion is already in the gasification chamber, and not be transported there first got to.
Der Nachteil besteht darin, dass diese Verbrennung innerhalb der Verga- sungskammer abläuft und nicht getrennt von dieser gesteuert und geregelt werden kann. The disadvantage is that this combustion takes place within the gasification chamber and can not be controlled and regulated separately from it.
Ein Wärmetransport ist nur noch innerhalb der Vergasungskammer notwendig, wird dort jedoch in der Regel durch die vorhandene Wirbelschicht als Wärmeträger erfüllt: A heat transfer is only necessary within the gasification chamber, but is there usually fulfilled by the existing fluidized bed as a heat transfer medium:
So kann die zirkulierende Wirbelschicht in einem Bereich, in dem primär eine Verbrennung stattfindet, exotherm sein, und in einem anderen Bereich, in dem primär die Vergasung des Festbrennstoffes stattfindet, endotherm. Einen Wärmeaustausch zwischen diesen beiden Bereichen ist jedoch durch die Zirkulation der Wirbelschicht quasi selbsttätig gegeben. Thus, the circulating fluidized bed may be exothermic in an area where combustion primarily occurs, and endothermic in another area where primarily the solid fuel gasification takes place. However, a heat exchange between these two areas is quasi automatically given by the circulation of the fluidized bed.
Auch die Aufbereitung des für die Vergasungskammer als Hybridisierungs- mittel benötigten Dampfes kann in den Gesamt-Prozess sinnvoll eingebunden werden: The treatment of the steam required as a hybridization agent for the gasification chamber can also be usefully integrated into the overall process:
Die dem Expander, etwa der Turbine, des Gasturbinenprozesses entweichenden Abgase enthalten immer noch sehr viel Wärme, die genutzt werden kann. Zum einen kann damit ein Aufheizen der verdichteten Luft für den Gasturbinen-Prozess durchgeführt werden, was dessen Effizienz steigert. Zum anderen kann damit das Verdampfen des Wassers und/oder Aufheizen des bereits erzeugten Dampfes für den Vergasungsprozess bewirkt werden. The exhaust gases escaping the expander, such as the turbine, of the gas turbine process still contain a lot of heat, which can be used. On the one hand, this can be used to heat the compressed air for the gas turbine process, which increases its efficiency. On the other hand, this can cause the vaporization of the water and / or heating of the already generated steam for the gasification process.
Da diese beiden Aufheiz-Vorgänge auf unterschiedlichen Temperaturenniveaus ablaufen, ist es sinnvoll, die Abgase aus dem Expander zunächst zum Aufheizen der verdichteten Luft und erst anschließend auf dem dann wieder etwas niedrigeren Temperaturniveau zum Verdampfen des Wassers oder Aufheizen des bereits erzeugten Dampfes zu benutzen. Zur Durchführung des Verfahrens wird also eine Vorrichtung benötigt, die neben einer Gasturbine mit Verdichter, Brennkammer und Expander eine Vergasungskammer zum Vergasen eines Festbrennstoffes umfasst, wobei letztere vorzugsweise mittels einer Wirbelschicht betrieben wird, und das dort erzeugte Rohgas vorzugsweise über einem Gaswäscher geeinigt wird. Ferner wird außer der Brennkammer der Gasturbine eine zweite Brennkammer benötigt, die separat vorhanden sein kann oder für die die Vergasungskammer benutzt werden kann. Im ersteren Fall ist eine Wärme-leitende Verbindung vorzugsweise in Form von Heatpipes zwischen dieser separaten zweiten Brennkammer und der Vergasungskammer notwendig. Since these two heating processes occur at different temperature levels, it makes sense to use the exhaust gases from the expander first for heating the compressed air and only then at the then slightly lower temperature level for evaporating the water or heating the already generated steam. To carry out the method, therefore, a device is needed which comprises, in addition to a gas turbine with compressor, combustion chamber and expander, a gasification chamber for gasifying a solid fuel, the latter preferably being operated by means of a fluidized bed, and the raw gas produced there is preferably combined via a gas scrubber. Further, in addition to the combustion chamber of the gas turbine, a second combustion chamber is needed, which may be present separately or for which the gasification chamber can be used. In the former case, a heat-conductive connection is preferably necessary in the form of heat pipes between this separate second combustion chamber and the gasification chamber.
Vorzugsweise ist weiterhin ein Wärmetauscher zum Aufheizen der verdichte- ten Frischluft für die Gasturbine vorhanden sowie ein Wärmetauscher zum Verdampfen von Wasser zwecks Erzeugung des Fluidisierungs-Dampfes, die vorzugsweise beide mit den Abgasen des Expanders aus der Gasturbine betrieben werden. Preferably, a heat exchanger is also provided for heating the compressed fresh air for the gas turbine and a heat exchanger for evaporating water for generating the fluidizing steam, which are preferably both operated with the exhaust gases of the expander from the gas turbine.
c) Ausführungsbeispiele c) embodiments
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen: Embodiments according to the invention are described in more detail below by way of example. Show it:
Figur 1 : eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung, und Figure 1: a first embodiment according to the invention, and
Figur 2: eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung. In der Figur 1 ist rechts oben die Vergasungskammer 27 dargestellt, in deren unteren Bereich sich eine zirkulierende Wirbelschicht 43 befindet, die durch von unten zugeführten Wasserdampf 21 fluidisiert wird. Der über die Brennstoff-Zufuhr 28 in die Vergasungskammer 27 zugeführte Festbrennstoff wird in der Vergasungskammer 27 - in aller Regel unter Überdruck - großenteils vergast, gegebenenfalls zu einem Teil auch verbrannt, wobei dann die entstehende Verbrennungswärme dem Vergasen des übrigen Festbrennstoffes zugutekommt, und damit der Erzeugung des Rohgases 29, welches nach Reinigung in einem Gaswäscher 30 als Produktgas 31 zur Verfügung steht. Figure 2: a second embodiment according to the invention. In the figure 1, the gasification chamber 27 is shown in the upper right, in the lower region of which there is a circulating fluidized bed 43, which is fluidized by water vapor 21 supplied from below. The solid fuel supplied via the fuel supply 28 to the gasification chamber 27 becomes in the gasification chamber 27 - usually under pressure - largely gasified, possibly also burned to a part, in which case the heat of combustion gasification of the rest of the solid fuel benefits, and thus the generation of the raw gas 29, which after cleaning in a gas scrubber 30 as a product gas 31 is available.
Da dieser Vergasungsprozess allotherm abläuft, muss außer dem Festbrennstoff, selbst wenn dieser teilweise in der Vergasungskammer 27 verbrennt, noch weiter Wärme zugeführt werden, was über den fluidisierenden Dampf 21 erfolgt und zum Teil über Heatpipes 26. Since this gasification process takes place allothermally, in addition to the solid fuel, even if it partially burns in the gasification chamber 27, heat must still be supplied, which takes place via the fluidizing vapor 21 and partly via heat pipes 26.
Im mittleren Bereich der Figur 1 ist die aus der ersten Brennkammer 6 und der als Expander wirkenden Turbine 10 bestehende Gasturbine dargestellt. In der Brennkammer 6 der Gasturbine wird ein abgezweigter Teilstrom 7 des Produktgases 31 zusammen mit in einem Verdichter 1 verdichtete Luft 2, die zusätzlich in einem Wärmetauscher 12 aufgeheizt wird, verbrannt. Die Brenngase 8 der zweiten Brennkammer 25 werden der Turbine 9 zugeführt. Ein Teilstrom 4 der verdichteten und aufgewärmten Frischluft 3 wird in einer Stahlpumpe 23 nachverdichtet und diese nachverdichtete Frischluft 24 einer zweiten separaten Brennkammer 25 zugeführt, in der ein Teilstrom 32 des Produktgas des 31 zusammen mit dieser nachverdichteten Frischluft 24 verbrannt wird. Der Überschuss 34 des Produktgases 31 steht dann zur weite- ren Nutzung zur Verfügung. Die dabei entstehende Verbrennungswärme wird zum Teil über die Heatpipes 26 der Wirbelschicht 43 in der Vergasungskammer 27 zugeführt, und zum Teil in Form der aus der separaten zweiten Brennkammer 25 abgeführten Brenngase 35 der Turbine 10 zugeführt. In the central region of FIG. 1, the gas turbine consisting of the first combustion chamber 6 and the turbine 10 acting as an expander is shown. In the combustion chamber 6 of the gas turbine, a diverted partial flow 7 of the product gas 31 is burned together with compressed air in a compressor 1 2, which is additionally heated in a heat exchanger 12. The fuel gases 8 of the second combustion chamber 25 are supplied to the turbine 9. A partial stream 4 of the compressed and warmed up fresh air 3 is recompressed in a steel pump 23 and this recompressed fresh air 24 is supplied to a second separate combustion chamber 25 in which a partial stream 32 of the product gas of 31 is burned together with this recompressed fresh air 24. The excess 34 of the product gas 31 is then available for further use. The resulting heat of combustion is supplied in part via the heat pipes 26 of the fluidized bed 43 in the gasification chamber 27, and fed in part in the form of discharged from the separate second combustion chamber 25 fuel gases 35 of the turbine 10.
Der für das Fluidisieren der Wirbelschicht 43 in der Vergasungskammer 27 benötigte Dampf 21 wird durch Verdampfen von Wasser im Wärmetauscher 13 erzeugt, und in einem Teilstrom 21 direkt der Wirbelschicht 43 zugeführt, in einem anderen Teilstrom 22 zunächst zum Betreiben der Stahlpumpe 23 verwendet. The vapor 21 required for fluidizing the fluidized bed 43 in the gasification chamber 27 is generated by evaporation of water in the heat exchanger 13, and fed directly to the fluidized bed 43 in a substream 21, in another partial flow 22 initially used to operate the steel pump 23.
Die vom Verdichter 1 verdichtete Luft 2 wird in einem Wärmetauscher 12 weiter aufgewärmt, wobei sowohl der Wärmetauscher 12 als auch der Wärmetauscher 13 mittels der Wärme aus den Abgasen der Turbine 10 betrieben werden, die vom Ausgang 1 1 der Turbine 10 zunächst zum Wärmetauscher 12 und danach durch den Wärmetauscher 13 geführt werden, bevor sie in die Umgebung entlassen werden. The air compressed by the compressor 2 2 is further heated in a heat exchanger 12, wherein both the heat exchanger 12 and the heat exchanger 13 are operated by means of heat from the exhaust gases of the turbine 10, the first from the output 1 1 of the turbine 10 to the heat exchanger 12 and are then passed through the heat exchanger 13 before being released into the environment.
Die Lösung gemäß der Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen der Figur 1 dadurch, dass es hier keine separate zweite Brennkammer 25 vorhanden ist, sondern der vor der Brennkammer 6 der Gasturbine abgezweigte Teilstrom 4 der verdichteten und erwärmte Luft 3 - wiederum nachverdichtet zum Aus- gleich von Druckverlusten mittels der Strahlpumpe 23 - der Wirbelschicht 43 in der Vergasungskammer 27 zugeführt wird, die in diesem Fall als zweite Brennkammer fungiert. The solution according to FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that there is no separate second combustion chamber 25 here, but rather the partial stream 4 of the compressed and heated air 3 branched off in front of the combustion chamber 6 of the gas turbine - in turn recompressed for compensation of pressure losses by means of the jet pump 23 - the fluidized bed 43 is supplied in the gasification chamber 27, which in this case acts as a second combustion chamber.
Die verdichtete Luft 24 reagiert dort mit dem Festbrennstoff und erzeugt hierdurch Wärme, die den Vergasungsprozess in der Vergasungskammer 27 beschleunigt, und/oder sie reagiert mit in die Wirbelschicht 43 der Vergasungskammer 27 rezirkuliertem Produktgas 41 oder Rohgas 29, falls eine solche Rezirkulation an der Vergasungskammer 27 vorgesehen ist. Dies bewirkt eine erhöhte Ausbeute an Produktgas 31 , welches wie bei der ersten Ausführungsform in einem Teilstrom 7 der ersten Brennkammer 6 der Gasturbine zugeführt wird und der Rest - gegebenenfalls nach Abzweigen des rezirkulierten Produktgases 41 - als Überschuss 34 zur Verfügung steht für die weitere Nutzung. BEZUGSZEICHENLISTE The compressed air 24 reacts there with the solid fuel and thereby generates heat which accelerates the gasification process in the gasification chamber 27 and / or reacts with product gas 41 or raw gas 29 recirculated into the fluidized bed 43 of the gasification chamber 27, if such recirculation occurs at the gasification chamber 27 is provided. This causes an increased yield of product gas 31 which, as in the first embodiment, is supplied to the first combustion chamber 6 of the gas turbine in a partial stream 7 and the remainder - optionally after branching off the recirculated product gas 41 - as surplus 34 is available for further use. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Verdichter compressor
verdichtete Frischluft  compressed fresh air
aufgewärmte verdichtete Frischluft warmed up compressed fresh air
Teilstrom Frischluft Partial flow fresh air
Teilstrom Frischluft  Partial flow fresh air
erste Brennkammer  first combustion chamber
Teilstrom Produktgas  Partial stream product gas
Brenngas  fuel gas
Zuführung Turbine  Feeder turbine
Turbine  turbine
Ausgangturbine  output turbine
Wärmetauscher  heat exchangers
Wärmetauscher  heat exchangers
Teilstrom Dampf Partial steam
Teilstrom Dampf  Partial steam
Stahlpumpe  steel pump
nachverdichtete Frischluft zweite Brennkammer  recompressed fresh air second combustion chamber
Heatpipe  Heatpipe
Vergasungskammer  gasification chamber
Brennstoff-Zufuhr  Fuel supply
Rohgas  raw gas
Gaswäscher  gas scrubber
Produktgas  product gas
Überschuss-Produktgas  Surplus-product gas
Brenngas  fuel gas
rezirkuliertes Produktgas  recirculated product gas
Dampf  steam
Wirbelschicht  fluidized bed

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Umwandlung von in einem Festbrennstoff chemisch gebundener Energie in eine leichter verwertbare Energieform, mit 1. A process for the conversion of chemically bound in a solid fuel energy into a more easily usable form of energy, with
einem Joule-Prozess oder Gasturbinen-Prozess, bei dem Frischluft in einem Verdichter (1) komprimiert, danach in einer ersten Brennkammer (6) mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff verbrannt wird und die Brenngase (8) in einem Expander, insbesondere einer Turbine (10), entspannt werden und mechanische Energie liefern,  a joule process or gas turbine process in which fresh air in a compressor (1) is compressed, then burned in a first combustion chamber (6) with a liquid or gaseous fuel and the fuel gases (8) in an expander, in particular a turbine ( 10), relax and provide mechanical energy,
einem allothermen Vergasungs-Prozess für einen Festbrennstoff, bei dem in einer Vergasungskammer (27) einen brennbares Produktgas (31) erzeugt wird,  an allothermal gasification process for a solid fuel, in which a combustible product gas (31) is produced in a gasification chamber (27),
wobei zumindest ein Teilstrom (7) des bei der Vergasung erzeugten Produktgases (31) als Brennstoff für die Verbrennung in der ersten Brennkammer (6) verwendet wird,  wherein at least a partial stream (7) of the product gas (31) produced during the gasification is used as fuel for the combustion in the first combustion chamber (6),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
- verdichtete Frischluft (24) einer zweiten Brennkammer zugeführt und mit einem Brennstoff verbrannt wird, - compressed fresh air (24) fed to a second combustion chamber and is burned with a fuel,
die Wärme aus der Verbrennung in der zweiten Brennkammer dem allothermen Vergasungsprozess zur Verfügung gestellt wird.  the heat from the combustion in the second combustion chamber is provided to the allothermal gasification process.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein Teilstrom (4) der verdichteten Frischluft (2, 3) für den Gasturbinen- Prozess vor oder nach der ersten Brennkammer (6) abgezogen und der zweiten Brennkammer zugeführt wird. a partial flow (4) of the compressed fresh air (2, 3) for the gas turbine process before or after the first combustion chamber (6) withdrawn and the second combustion chamber is supplied.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Teilstrom (4) der verdichteten Frischluft nachverdichtet wird, insbesondere mittels einer Stahlpumpe (23), die insbesondere mit einem Teilstrom (22) des der Vergasungskammer (27) zugeführten Wasserdampfes betrieben wird. the partial flow (4) of the compressed fresh air is recompressed, in particular by means of a steel pump (23) which is operated in particular with a partial flow (22) of the gasification chamber (27) supplied water vapor.
(Separate zweite Brennkammer) 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, (Separate second combustion chamber) 4. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Teilstrom (4) der verdichteten Frischluft in der zweiten, separaten Brennkammer (25) mit einem Teilstrom (7) des Produktgases (31) verbrannt wird,  the partial flow (4) of the compressed fresh air in the second, separate combustion chamber (25) is burnt with a partial flow (7) of the product gas (31),
- die Brenngase (35) aus der zweiten Brennkammer (25) dem Gasturbi- nen-Prozess vor dem Expander zugeführt werden, oder - The fuel gases (35) from the second combustion chamber (25) are supplied to the gas turbine process before the expander, or
die Brenngase (35) aus der zweiten Brennkammer (25) vermischt mit zumindest einem Teil des Produktgases (31) der ersten Brennkammer (6) des Gasturbinen-Prozesses zugeführt werden.  the fuel gases (35) from the second combustion chamber (25) mixed with at least a portion of the product gas (31) are supplied to the first combustion chamber (6) of the gas turbine process.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Wärme aus der Verbrennung in der zweiten, separaten Brennkammer (25) über Heatpipes (26) oder Heatpipe-Wärmetauschersysteme dem al- lothermen Vergasungsprozess zugeführt wird. the heat from the combustion in the second, separate combustion chamber (25) is supplied to the al- lothermal gasification process via heat pipes (26) or heat pipe heat exchanger systems.
(Zweite Brennkammer = Vergasungskammer) (Second combustion chamber = gasification chamber)
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Teilstrom (4) der verdichteten Frischluft der Vergasungskammer (27) als zweiten Brennkammer zugeführt wird und dort mit einem Teil des Festbrennstoffes und/oder des in die Vergasungskammer (27) rezirkulierten Produktgases (41) verbrannt wird, the partial flow (4) of the compressed fresh air of the gasification chamber (27) is supplied as a second combustion chamber and there with a part the solid fuel and / or the product gas (41) recirculated into the gasification chamber (27) is burned,
die bei der Verbrennung entstehende Wärme zum Fördern der Vergasung des übrigen Festbrennstoffes benutzt wird.  the heat produced during the combustion is used to promote the gasification of the remaining solid fuel.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
in der Vergasungskammer (27) der Festbrennstoff in einer Wirbelschicht (43) geführt ist, und  in the gasification chamber (27) of the solid fuel in a fluidized bed (43) is guided, and
- das Bettmaterial der Wirbelschicht (43) als Wärmeträger von einem exothermen Verbrennungsbereich in einen endothermen Vergasungsbereich innerhalb der Wirbelschicht fungiert. - The bed material of the fluidized bed (43) acts as a heat transfer medium from an exothermic combustion region in an endothermic gasification within the fluidized bed.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Abgas aus dem Expander, insbesondere aus der Turbine (10), zum Aufheizen der verdichteten Luft (2) in einem Wärmetauscher (12) und/oder zum Verdampfen des Wassers in einem Wärmetauscher (13) des für die Vergasungskammer (27) benötigten Dampfes (21) verwendet wird. the exhaust gas from the expander, in particular from the turbine (10), for heating the compressed air (2) in a heat exchanger (12) and / or for vaporizing the water in a heat exchanger (13) of the steam required for the gasification chamber (27) (21) is used.
9. Vorrichtung zur Umwandlung von in einem Festbrennstoff chemisch gebundener Energie in eine leichter verwertbare Energieform, mit 9. An apparatus for converting chemically bonded energy in a solid fuel into a more easily usable form of energy, with
einer Gasturbine, in der Frischluft in einem Verdichter (1) komprimiert, danach in einer ersten Brennkammer (6) mit einem flüssigen oder gas- förmigen Brennstoff verbrannt wird und die Brenngase (8) in einem Expander, insbesondere einer Turbine (10), entspannt werden und mechanische Energie liefern,  a gas turbine, is compressed in the fresh air in a compressor (1), then burned in a first combustion chamber (6) with a liquid or gaseous fuel and the fuel gases (8) in an expander, in particular a turbine (10) relaxed be and provide mechanical energy,
einer Vergasungskammer (27), in der ein Festbrennstoff unter Zuführung von Wärme vergast wird zum Erzeugen eines Produktgases (31), - wobei ein Teilstrom (7) des bei der Vergasung erzeugten Produktgases (31) als Brennstoff für die Verbrennung der ersten Brennkammer (6) zugeführt wird,  a gasification chamber (27) in which a solid fuel is gasified with the introduction of heat to produce a product gas (31), - wherein a partial stream (7) of the product gas (31) produced during the gasification is used as fuel for the combustion of the first combustion chamber (6 ) is supplied,
dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Brennkammer vorhanden ist, in der verdichtete Frischluft mit einem Brennstoff verbrannt wird, characterized in that a second combustion chamber is present in which compressed fresh air is burned with a fuel,
die zweite Brennkammer über Heatpipes (26) mit der Vergasungskammer (27) und/oder einer Leitung für die Brenngase (35) aus der zweiten Brennkammer mit der Gasturbine verbunden ist.  the second combustion chamber is connected via heat pipes (26) to the gasification chamber (27) and / or a line for the combustion gases (35) from the second combustion chamber to the gas turbine.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10. Apparatus according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die zweite Brennkammer eine separate Brennkammer (25) ist. the second combustion chamber is a separate combustion chamber (25).
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, 11. Apparatus according to claim 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die zweite Brennkammer die Vergasungskammer (27) ist. the second combustion chamber is the gasification chamber (27).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , 12. Device according to one of claims 9 to 11,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
in der Vergasungskammer (27) eine Wirbelschicht (43) vorhanden ist. in the gasification chamber (27) a fluidized bed (43) is present.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, 13. Device according to one of claims 9 to 12,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die insbesondere zirkulierende Wirbelschicht (43) einen exothermen Verbrennungsbereich und einen endothermen Vergasungsbereich umfasst und insbesondere im Zyklon der Wirbelschicht (43) die beiden Bereiche ineinander übergehen oder aneinander anschließen. the particular circulating fluidized bed (43) comprises an exothermic combustion zone and an endothermic gasification zone and, in particular in the cyclone of the fluidized bed (43), the two areas merge into one another or adjoin one another.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, 14. Device according to one of claims 9 to 13,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein Wärmetauscher (12) zum Aufheizen der verdichteten Frischluft (2) und/oder ein Wärmetauscher (13) zum Verdampfen von Wasser vorhanden sind und in dieser Reihenfolge nacheinander von den Abgasen der Turbine (10) durchströmt werden. a heat exchanger (12) for heating the compressed fresh air (2) and / or a heat exchanger (13) for evaporating water are present and flow through in succession from the exhaust gases of the turbine (10).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020095240A1 (en) * 2018-11-07 2020-05-14 University Of South Africa Process and system for converting waste plastic into power

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4212652A (en) 1978-04-05 1980-07-15 Dupont Anthony A Apparatus and system for producing coal gas
US4852996A (en) * 1985-05-21 1989-08-01 Man Gutehoffnungshuette Gmbh Process for gasifying coal
EP0453059A1 (en) * 1990-04-18 1991-10-23 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Power generation system
DE102004033348A1 (en) 2004-07-09 2006-02-02 Steer, Thomas, Dr. Method according to Joule process entails compressing, heating, and expanding gas, whereby in heating phase heat is extracted via heat exchanger for heating of processes
US20100178217A1 (en) * 2009-01-15 2010-07-15 Enventix, Inc. System and Method For Providing An Integrated Reactor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3828534A1 (en) * 1988-08-23 1990-03-08 Gottfried Dipl Ing Roessle METHOD FOR UTILIZING ENERGY-BASED MEASUREMENT, DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD AND USE OF A PRODUCT RECEIVED FROM RECYCLING
NO314702B1 (en) * 2001-08-16 2003-05-05 Statoil Asa I & K Ir Pat Process and plant for the use of biomass as additional fuel in gas power plants
US8028511B2 (en) * 2007-05-30 2011-10-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Integrated gasification combined cycle power generation plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4212652A (en) 1978-04-05 1980-07-15 Dupont Anthony A Apparatus and system for producing coal gas
US4852996A (en) * 1985-05-21 1989-08-01 Man Gutehoffnungshuette Gmbh Process for gasifying coal
EP0453059A1 (en) * 1990-04-18 1991-10-23 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Power generation system
DE102004033348A1 (en) 2004-07-09 2006-02-02 Steer, Thomas, Dr. Method according to Joule process entails compressing, heating, and expanding gas, whereby in heating phase heat is extracted via heat exchanger for heating of processes
US20100178217A1 (en) * 2009-01-15 2010-07-15 Enventix, Inc. System and Method For Providing An Integrated Reactor

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KARELLAS ET AL: "An innovative biomass gasification process and its coupling with microturbine and fuel cell systems", ENERGY, PERGAMON PRESS, OXFORD, GB, vol. 33, no. 2, 17 January 2008 (2008-01-17), pages 284 - 291, XP022424635, ISSN: 0360-5442, DOI: 10.1016/J.ENERGY.2007.06.006 *
KARL J ET AL: "PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF THE BIOMASS HEATPIPE REFORMER", 1 January 2002 (2002-01-01), pages 1 - 4, XP007921455, Retrieved from the Internet <URL:http://www.energetische-biomassenutzung.de/fileadmin/user_upload/Optmierung_Achental/Dokumente/AMSTERDAM_2002____PAPER_V21.pdf> [retrieved on 20130115] *
V. BELGIORNO ET AL: "Energy from gasification of solid wastes", WASTE MANAGEMENT, vol. 23, no. 1, 1 January 2003 (2003-01-01), pages 1 - 15, XP055050333, ISSN: 0956-053X, DOI: 10.1016/S0956-053X(02)00149-6 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020095240A1 (en) * 2018-11-07 2020-05-14 University Of South Africa Process and system for converting waste plastic into power

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