專利名稱：組合有氣化裝置的發(fā)電站的運(yùn)行方法和發(fā)電站的制作方法
組合有氣化裝置的發(fā)電站的運(yùn)行方法和發(fā)電站本發(fā)明涉及一種組合有氣化裝置的發(fā)電站運(yùn)行方法以及一種發(fā)電站。
例如由WO03/008768已知這種IGCC設(shè)備。這種設(shè)備有一個氣化裝置，顆粒狀煤與氧和蒸汽一起燃燒成一種合成氣(半氧化)。這種合成氣經(jīng)過多個處理步驟后，作為氣態(tài)燃料供給燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室。在WO03/008768中，為取得氧氣在IGCC設(shè)備中采用一種低溫空氣分離設(shè)備(LZA)。該空氣分離設(shè)備在一種機(jī)械推動的熱動力過程中將空氣分解為其主要組成部分，氧氣和氮?dú)狻Ｔ贚ZA中獲得的氧氣4皮供給氣化裝置。
與低溫空氣分離設(shè)備不同，在此期間建議了 一種基于薄膜的氧分離設(shè)備。滲透或電化學(xué)標(biāo)示的薄膜效果，導(dǎo)致至少部分地從空氣分離出氧氣。用薄膜取代空氣分離設(shè)備，認(rèn)為是提高傳統(tǒng)IGCC設(shè)備效率的 一種可能的選擇。
此外，采用薄膜可望補(bǔ)償無C02電站設(shè)計(jì)方案的效率損失。
基于薄膜的空氣分離裝置當(dāng)然有缺點(diǎn)，所述薄膜設(shè)備為了能實(shí)施其功能必須保持比較高的工作溫度。因此必須給薄膜反應(yīng)器持續(xù)供應(yīng)熱能，使之具有為從空氣分離出氧氣所需的過程溫度。
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是建議一種方法和一種發(fā)電站，它們克服基于薄膜的氧氣分離時(shí)帶來的上述缺點(diǎn)。
按本發(fā)明該技術(shù)問題通過權(quán)利要求1的特征解決。
在從屬權(quán)利要求中列舉其它有利的實(shí)施形式。
按本發(fā)明，為保持所需要的過程溫度，向薄膜輸送熱能，其中，熱能從合成氣與空氣熱交換獲得，以及加熱的空氣被供給薄膜。
通過換熱過程及其有利地與在氣化裝置內(nèi)獲得的合成氣(荒煤氣)高的溫度水平相結(jié)合，得到一種特別有效的方法，將空氣加熱到所要求的過程溫度，然后將經(jīng)加熱的空氣供給已有正確溫度的薄膜裝置。因此可以特別簡單的方式將薄膜置于工作溫度，典型地為70(TC至IOO(TC。此外，從氣化過程得到熱能，但有利地，直接亦即通過空氣/合成氣熱交換獲得。
基本上仍加熱到原始溫度，亦即過程溫度的空氣，在離開薄膜裝置后可有利地在IGCC設(shè)備中進(jìn)一步利用，例如通過將熱量傳給水-汽循環(huán)利用已加熱和貧化(abgereicherten)的空氣的熱能。以此方式冷卻的空氣，可以按選擇或不同于冷卻的目的或作為燃燒空氣在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室內(nèi)使用。下面在附圖
中示出本發(fā)明的一種實(shí)施形式。
附圖示出了一種組合有氣化裝置(2)的發(fā)電站(1)。此IGCC設(shè)備(l)有一個燃?xì)廨啓C(jī)裝置(3)，包括壓縮機(jī)(5)、燃燒室(7)和燃?xì)鉁u輪(9)。在壓縮機(jī)側(cè)，一臺用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)(11)與壓縮機(jī)(5)連接。在廢氣側(cè)，在燃?xì)鉁u輪(9)下游連接有廢熱鍋爐(AHDE)。廢熱鍋爐(AHDE)連接在圖中沒有詳細(xì)表示的汽輪機(jī)裝置的水-汽循環(huán)(WDK)中，從而實(shí)現(xiàn)一種"組合-循環(huán)，，或燃?xì)夂驼羝啓C(jī)設(shè)備(GuD)。從燃?xì)鉁u輪(9)排出的熱廢氣或煙氣加熱廢熱鍋爐(AHDE)中的水并與此同時(shí)將水汽化為可在汽輪機(jī)內(nèi)使用的蒸汽。
氣化裝置(2)有用于礦物燃料(B)的輸送管道(13)。此外，存在用于氧氣(02)的輸送管道(15),該輸送管道通入氣化裝置(2)中。礦物燃料(B)在氣化裝置內(nèi)與氧氣(02)—起部分燃燒，從而生成一種低熱量的可燃?xì)怏w，亦即合成氣(SG)。
在這種組合有氣化裝置(2)的IGCC發(fā)電站(1)的運(yùn)行方法中，礦物燃料(B)
程溫度(T),借助于薄膜(n)從空氣(L)中分離出氧氣(02),其中，所分離出的氧氣(02)被輸入氣化裝置(2)用于與礦物燃料(B)反應(yīng)。為保持需要的過程溫度(T)，將熱能供給薄膜(17)。熱能從合成氣(SG)與空氣(L)熱交換獲得。在換熱器(19)內(nèi)加熱的空氣(L)被供給薄膜(17)。
空氣(L)通過與合成氣(SG)熱交換被加熱到70(TC至IOO(TC，優(yōu)選地為80(TC和900°C,以保證薄膜裝置(17)有足夠的工作溫度。
然后冷卻由于借助薄膜(l7)取出氧氣(02)后至少部分貧化的空氣(L')。為此，在管道(23)中連接換熱器(21)。貧化的空氣(L')通過與發(fā)電站設(shè)備(1)的水-汽循環(huán)熱交換被冷卻，從而產(chǎn)生熱的過程蒸汽(D)，它可用于運(yùn)行汽輪機(jī)。
除此之外，被冷卻的空氣(L')可以作為冷卻空氣供給燃?xì)鉁u輪(9)，和/或作為燃燒空氣供給然燒器(7)。
權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)行組合有氣化裝置(2)的發(fā)電站的方法，在該氣化裝置中氣化一種礦物燃料(B)并作為合成氣(SG)輸入為燃?xì)鉁u輪配設(shè)的燃燒器用于燃燒，其中，在過程溫度(T)下借助于薄膜從空氣(L)中分離出氧氣(O2)，所分離出的氧氣(O2)被供給所述氣化裝置用于與所述礦物燃料(B)反應(yīng)，其特征為為保持所需要的過程溫度(T)，向所述薄膜輸送熱能，該熱能從所述合成氣(SG)與空氣(L)熱交換獲得，以及加熱的空氣(L)被供給所述薄膜。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述空氣(L)在與所述合成氣(SG) 熱交換時(shí)被加熱到700 °C至1000 °C,優(yōu)選地為800°C和900°C 。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，冷卻由于借助于薄膜取出 氧氣后至少部分貧化的空氣(L')。
4. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述貧化的空氣(L')在與發(fā)電站 設(shè)備的水-汽循環(huán)熱交換時(shí)被冷卻，從而產(chǎn)生熱的過程蒸汽(D)。
5. 按照權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述過程蒸汽(D)被供給用于發(fā) 電的汽輪機(jī)。
6. 按照權(quán)利要求3、 4或5所述的方法，其中，被冷卻的所述空氣(L') 作為冷卻空氣被供給燃?xì)鉁u輪，和/或作為燃燒空氣供給燃燒器。
7. 按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述合成氣(SG)在與 所述空氣(L)熱交換后被進(jìn)一步處理，尤其凈化。
8. 按照權(quán)利要求7所述的方法，其中，需要時(shí)經(jīng)凈化的合成氣(SG)用 惰性介質(zhì)，優(yōu)選氮?dú)?N2)或水蒸氣(H20)稀釋。
9. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，為了降低氧氣分壓，在所 述薄膜(17)的氧氣側(cè)的抽取區(qū)(25)噴入蒸汽，并且將蒸汽-氧混合物供給氣化 過程。
10. 按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述空氣(L)作為壓縮 機(jī)抽取空氣從為燃?xì)鉁u輪配設(shè)的壓縮機(jī)抽取處抽取。
11. 按照權(quán)利要求IO所述的方法，其中，在末級后的所述空氣(L)的抽 取在壓縮機(jī)出口或按選擇在壓縮空氣的壓力水平較低處實(shí)施。
12. 按照權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述空氣(L)附加地再壓縮， 從而將壓縮機(jī)抽取空氣置于要求的壓力水平。
13. —種發(fā)電站設(shè)備，尤其用于實(shí)施按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方 法的發(fā)電站設(shè)備，包括燃?xì)鉁u輪、為該燃?xì)鉁u輪配設(shè)具有至少一個燃燒器的 燃燒室、以及包括連接在所述燃燒室上游的燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)具有用于 礦物燃料的氣化裝置和從氣化裝置分出并通入所述燃燒室的氣體管道，以及 用于從空氣分離氧氣的薄膜單元，其中，該薄膜單元將其氧氣抽取側(cè)與所述氣化裝置連接，其特征為從所述氣化裝置分出的所述氣體管道在初級側(cè)與 換熱器連接，所以可在次級側(cè)將可送交換熱器的空氣加熱到過程溫度并可輸 入所述薄膜單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種組合有氣化裝置(2)的發(fā)電站運(yùn)行方法，其中，氣化一種礦物燃料(B)并作為合成氣(SG)輸入為燃?xì)鉁u輪配設(shè)的燃燒器用于燃燒，在過程溫度(T)下借助薄膜(17)從空氣(L)分離出氧(O2)，分離出的氧(O2)供給氣化裝置用于與礦物燃料(B)反應(yīng)，其中，為保持所需要的過程溫度(T)，向薄膜輸入熱能，此熱能從合成氣(SG)在與空氣(L)熱交換時(shí)獲得，以及加熱的空氣(L)供給薄膜。
文檔編號F02C3/28GK101495731SQ200780027908
公開日2009年7月29日 申請日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者弗蘭茲·斯圖爾米勒, 格哈德·齊默爾曼 申請人:西門子公司