DE3817690A1 - Combined gas- and steam-turbine power station having coal gasification - Google Patents
Combined gas- and steam-turbine power station having coal gasificationInfo
- Publication number
- DE3817690A1 DE3817690A1 DE19883817690 DE3817690A DE3817690A1 DE 3817690 A1 DE3817690 A1 DE 3817690A1 DE 19883817690 DE19883817690 DE 19883817690 DE 3817690 A DE3817690 A DE 3817690A DE 3817690 A1 DE3817690 A1 DE 3817690A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heat
- steam
- gas
- gasification
- turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000003245 coal Substances 0.000 title abstract description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 10
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/061—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with combustion in a fluidised bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
- F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines kombinierten Gas- und Dampfturbinenkraftwerks, bei dem das Brenngas für den Gasturbinenprozeß in einer Kohleverga sung erzeugt und die bei der Kohlevergasung anfallende fühl bare Abwärme zur Verbesserung des Wirkungsgrades mit Hilfe eines Wärmeübertragungskreislaufes in den Dampfprozeß ein gebunden wird.The invention relates to a method for operating a combined gas and steam turbine power plant, in which the fuel gas for the gas turbine process in a coal mine solution and the feeling that arises from coal gasification bare waste heat to improve efficiency with the help a heat transfer circuit in the steam process is bound.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, kombinierte Gas- und Dampfturbinenkraftwerke mit einer Kohlevergasung zu betrei ben. Bei diesen Verfahren wird die Kohle unter Einsatz von Sauerstoff oder Luft als Vergasungsmittel in einem Verga sungsreaktor vergast und das so erzeugte Kohlegas nach einer Reinigung in der Brennkammer einer Gasturbine verfeuert. Die Restwärme im Abgas der Gasturbine wird dazu genutzt, Dampf zu erzeugen, mit dem eine Dampfturbine angetrieben wird.Various methods are known, combined gas and To operate steam turbine power plants with coal gasification ben. In these processes, the coal is made using Oxygen or air as a gasifying agent in a gas gasification solution reactor and the coal gas thus generated after a Cleaning burned in the combustion chamber of a gas turbine. The Residual heat in the exhaust gas of the gas turbine is used for steam to generate, with which a steam turbine is driven.
Bei einigen Konzepten wird die eingesetzte Kohle zur Erzie lung eines möglichst vollständigen Kohlenstoffumsatzes unter Einsatz von reinem Sauerstoff vergast. Zur Bereitstellung des Sauerstoffs ist jedoch eine Luftzerlegungsanlage erfor derlich, durch die die Anlagenkosten erhöht, der Wirkungs grad durch den Eigenverbrauch verschlechtert und das Lastän derungsverhalten des Kraftwerks eingeschränkt wird.With some concepts, the coal used becomes an education the most complete carbon conversion possible Use of pure oxygen gasified. For deployment of oxygen, however, an air separation plant is required the effect of which increases the plant costs just worsened by self-consumption and the load the behavior of the power plant is restricted.
Um diese Probleme zu vermeiden wurde daher bei einigen an deren Konzepten vorgeschlagen, die Kohle unter Einsatz von Luft nur teilzuvergasen und den verbleibenden Restkohlen stoff in einer Staub- oder Wirbelschichtfeuerung unter Ein satz der sauerstoffhaltigen Abgase der Gasturbine vollstän dig zu verbrennen. Solche Verfahren sind z.B. in der Offen legungsschrift DE 36 12 888 oder der Zeitschrift VGB-Kraft werkstechnik 62 (1982), Heft 5, ab Seite 365 näher beschrie ben. Bei einigen speziellen Konzepten ist zudem vorgesehen, ein Teil der in der Feuerung freigesetzten Wärme, direkt oder mit Hilfe eines Wärmeübertragungskreislaufes auf den Gasturbinenprozeß zu übertragen und zur Vorwärmung der Verdichterluft einzusetzen, um so die erforderliche Brenn gasmenge und damit die Anlagenkosten für die Kohlevergasung zu reduzieren (OS-DE 36 05 408 oder OS-DE 36 03 095).In order to avoid these problems, some were asked whose concepts suggested using coal Air only partially gasified and the remaining coal substance in a dust or fluidized bed firing under on Complete set of exhaust gases from the gas turbine containing oxygen dig to burn. Such methods are e.g. in the open legend DE 36 12 888 or the magazine VGB-Kraft werkstechnik 62 (1982), No. 5, described from page 365 onwards ben. Some special concepts also provide part of the heat released in the furnace, directly or with the help of a heat transfer circuit to the To transfer gas turbine process and to preheat the Compressor air to use the required Brenn amount of gas and thus the plant costs for coal gasification to be reduced (OS-DE 36 05 408 or OS-DE 36 03 095).
Das wesentliche Problem bei den verschiedenen Konzepten für ein Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit integrierter Kohle vergasung ist die Erreichung eines möglichst hohen Wirkungs grades bei gleichzeitiger Beschränkung des Anlagenaufwandes, um eine gute Wirtschaftlichkeit zu erreichen.The main problem with the different concepts for a gas and steam turbine power plant with integrated coal gasification is the achievement of the highest possible effect degree with simultaneous limitation of the plant expenditure, to achieve good economy.
Beim Betrieb einer Kohlevergasung ergibt sich durch die not wendige Abkühlung des Rohgases eine relativ große Abwärme menge. Dabei stellt sich das Problem, diese fühlbare Wärme so in den Kraftwerksprozeß einzubinden, daß sich insgesamt ein günstiger Wirkungsgrad ergibt.The operation of coal gasification results from the emergency agile cooling of the raw gas a relatively large amount of waste heat amount. The problem arises, this sensible warmth so involved in the power plant process that overall results in a favorable efficiency.
Üblicherweise wird in bisherigen Konzepten die Abwärme im Kohlegas zur Erzeugung von Hochdruckdampf genutzt, der dann gemeinsam mit Dampf aus dem Abhitzekessel oder der Feuerung in einer Dampfturbine entspannt wird. Dabei ergeben sich Probleme durch eine hohe thermische und mechanische Belas tung der Heizrohre infolge eines relativ guten Wärmeüber gangs im Bereich Rohgas-Heizrohr und eines weniger günstigen Wärmeübergangs im Bereich Heizrohr-Dampf, der zu einer rela tiv hohen Heizrohrtemperatur führt. Die chemische Zusammen setzung des Rohgases führt zudem bei den Heizrohren zu einer hohen Korrosions- und Werkstoffzersetzungs-Gefahr, die mit steigender Rohrwandtemperatur zunimmt. Um diesen Problemen zu begegnen, ist bei vielen Konzepten vorgesehen, die maximale Rohrwandtemperatur auf etwa 400°C zu beschränken. Dadurch ergibt sich jedoch eine relativ niedrige Dampftempe ratur und damit eine deutliche Verschlechterung des Wirkungsgrades.In previous concepts, the waste heat is usually Coal gas used to generate high pressure steam, which then together with steam from the waste heat boiler or the furnace is relaxed in a steam turbine. This results in Problems caused by high thermal and mechanical loads heating pipes due to a relatively good heat transfer gangs in the area of raw gas heating pipe and a less cheap Heat transfer in the area of the heating tube steam, which leads to a rela tiv high heating tube temperature leads. The chemical together Settlement of the raw gas also leads to a heating pipe high risk of corrosion and material decomposition with increasing pipe wall temperature increases. To these problems In many concepts, it is intended to meet the Limit the maximum pipe wall temperature to around 400 ° C. However, this results in a relatively low steam temperature rature and thus a significant deterioration in Efficiency.
Aufgabe der Erfindung ist es, die in der Kohlevergasung anfallende fühlbare Wärme so in den Kraftwerksprozeß einzu binden, daß sich ein möglichst hoher Wirkungsgrad für den Gesamtprozeß ergibt und dabei die Belastung der Heizrohre in der Kohlevergasung gegenüber einer Erzeugung von über hitztem Hochdruckdampf vermindert wird.The object of the invention is that in coal gasification accumulating sensible heat in the power plant process bind that the highest possible efficiency for the Overall process results and the load on the heating pipes in coal gasification versus generating over heated high pressure steam is reduced.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein größerer Teil der bei der Rohgaskühlung in der Kohlevergasung anfallenden fühlbaren Wärme mittels eines Wärmeübertragungskreislaufes mit einem flüssigen Wärmeträger in den Dampfprozeß einge bunden und dort zusammen mit Wärme aus einer Feuerung zur Überhitzung und/oder Zwischenüberhitzung von Dampf einge setzt wird. Die entsprechenden Wärmetauscher der Kohleverga sung und der Feuerung werden dabei derart in Reihe geschal tet, daß der flüssige Wärmeträger des Wärmeübertragungs kreislaufes zunächst in der Kohlevergasung vorgewärmt und anschließend in einem Wärmetauscher der Feuerung weiter auf die volle Vorlauftemperatur von z.B. 600°C aufgeheizt wird. Aufgrund dieser Reihenschaltung und aufgrund des guten Wär meüberganges im Bereich Heizrohr-Wärmeträger kann die maxi male Rohrwandtemperatur der Heizrohre in den Wärmetauschern der Kohlevergasung auf ca. 500°C begrenzt und dadurch die Gefahr der Hochtemperaturkorrosion und Werkstoffzersetzung deutlich gemindert werden. Zudem ergibt sich aufgrund des geringen Betriebsdruckes des Wärmeübertragungskreislaufes eine geringere mechanische Belastung der Heizrohre und auf grund des relativ geringen Volumenstromes des flüssigen Wärmeträgers und des Wegfalls von Einspritzkühlern zur Dampftemperaturregelung ein vereinfachter Aufbau dieser Wärmetauscher in der Kohlevergasung. This object is achieved in that a larger part of the in the case of raw gas cooling in coal gasification sensible heat by means of a heat transfer circuit turned into the steam process with a liquid heat transfer medium bound and there together with heat from a furnace Overheating and / or intermediate overheating of steam turned on is set. The corresponding heat exchangers from the coal company The solution and the furnace are formulated in this way tet that the liquid heat transfer medium of heat transfer circuit first preheated in coal gasification and then continue to open in a heat exchanger of the furnace the full flow temperature of e.g. 600 ° C is heated. Because of this series connection and because of the good warmth transition in the area of the heating tube heat transfer medium, the maxi Male pipe wall temperature of the heating pipes in the heat exchangers coal gasification is limited to approx. 500 ° C and thereby the Danger of high temperature corrosion and material decomposition be significantly reduced. In addition, due to the low operating pressure of the heat transfer circuit a lower mechanical load on the heating pipes and on due to the relatively low volume flow of the liquid Heat transfer medium and the elimination of desuperheaters Steam temperature control a simplified structure of this Heat exchanger in coal gasification.
Als flüssiger Wärmeträger eignen sich Salze oder flüssige Metalle wie Natrium, Kalium oder eine Mischung aus beiden. Der in der Kohlevergasung und der Feuerung aufgeheizte Wärmeträger wird anschließend Wärmetauschern des Dampfpro zesses zugeleitet und dort zur Überhitzung oder Zwischenü berhitzung von Dampf und gegebenfalls auch zu Verdampfung von Wasser eingesetzt und dabei auf eine Rücklauftemperatur von etwa 400°C abgekühlt.Salts or liquids are suitable as the liquid heat transfer medium Metals like sodium, potassium or a mixture of both. The one heated in coal gasification and the furnace The heat transfer medium then becomes the heat exchanger of the Dampfpro fed and there for overheating or intermediate Overheating of steam and possibly also evaporation of water and thereby to a return temperature cooled from about 400 ° C.
Durch den Einsatz eines Wärmeübertragungskreislaufes wird zudem der Aufbau der Wärmetauscher zur Überhitzung oder Zwischenüberhitzung von Dampf, inklusive der Rohrleitungen und die Regelung der oberen Temperatur des Dampfes oder Zwischendampfes deutlich vereinfacht.By using a heat transfer circuit also the construction of the heat exchanger for overheating or Reheating steam, including the pipes and the regulation of the upper temperature of the steam or Intermediate steam significantly simplified.
Die weitere Aufheizung des flüssigen Wärmeträgers in einem Wärmetauscher der Feuerung kann gegebenfalls auch entfallen, wenn der Dampf bzw. Zwischendampf zusätzlich in einem Wärme tauscher der Feuerung auf die volle Temperatur überhitzt wird oder der Wärmeträger in der Kohlevergasung höher aufge heizt wird, was jedoch zu einer höheren Belastung der Heiz rohre in der Kohlevergasung führen würde.The further heating of the liquid heat carrier in one If necessary, the heat exchanger of the furnace can also be omitted, if the steam or intermediate steam is also in a heat Exchanger of the furnace overheated to full temperature or the heat transfer medium in coal gasification is increased is heated, but this places a higher load on the heating pipes in coal gasification.
Die weitere Abkühlung des Kohlegases auf die notwendige Rei nigungstemperatur kann in einem Rohgas-Reingas-Wärmetauscher und einem Speisewasservorwärmer oder Verdampfer erfolgen.The further cooling of the coal gas to the necessary Rei cleaning temperature can be in a raw gas-clean gas heat exchanger and a feed water preheater or evaporator.
Der Wärmeübertragungskreislauf kann weiterhin dazu einge setzt werden, die Verdichterluft der Gasturbine, die Pro zeßluft der Kohlevergasung und gegebenfalls auch das gerei nigte Kohlegas vorzuwärmen, um so die nötige Kohlegasmenge für den Gasturbinenprozeß und damit den Anlagenaufwand für die Kohlevergasung zu reduzieren.The heat transfer circuit can still be used the compressor air of the gas turbine, the Pro Zeßluft the coal gasification and possibly also the gerei preheat coal gas so as to produce the necessary amount of coal gas for the gas turbine process and thus the plant expenditure for to reduce coal gasification.
Die Feuerung kann als zirkulierende, atmosphärische Wirbel schichtfeuerung ausgelegt und mit dem sauerstoffhaltigem Abgas der Gasturbine betrieben werden. Die Kohlevergasung kann als Kohleteilvergasung, bei Einsatz von verdichteter Luft als Vergasungsmittel ausgelegt werden, wobei der koh lenstoffhaltige Vergasungsrückstand in der Wirbelschichtfeu erung verfeuert werden kann. Die Entschwefelung des Kohle gases kann mittels eines Absorbenten in einer Heißgasent schwefelung, in einer Naßentschwefelung oder auch, bei Verzicht einer Entschwefelung im Kohlegaspfad, in einer der Gasturbine nachgeschalteten Entschwefelung, insbesondere in einer Wirbelschichtfeuerung mittels eines Absorbenten erfolgen.The furnace can act as a circulating, atmospheric vortex layered fire designed and with the oxygen-containing Exhaust gas from the gas turbine are operated. The coal gasification can be used as partial coal gasification when using compressed gas Air can be interpreted as a gasifying agent, the koh Gasification residue in the fluidized bed fire containing fuel can be fired. Desulphurization of coal gases can be absorbed in a hot gas sulfurization, in a wet desulfurization or also, at Desulphurization in the coal gas path, in one of the Gas turbine downstream desulfurization, especially in a fluidized bed combustion by means of an absorbent respectively.
Der durch die Erfindung erzielte Vorteil besteht insbeson dere darin, daß durch den Einsatz eines Wärmeübertragungs kreislaufes die fühlbare Abwärme aus der Rohgaskühlung auf einem höheren Temperaturniveau genutzt und optimaler in den Gesamtprozeß integriert werden kann als bei der direkten Erzeugung von Hochdruckdampf. Dadurch ergibt sich gegenüber bekannten Konzepten eine deutliche Verbesserung des Wir kungsgrades und damit der Wirtschaftlichkeit der Gesamt anlage. Zudem ergibt sich für die Wärmetauscher in der Kohlevergasung ein vereinfachter Aufbau und eine geringere Belastung.The advantage achieved by the invention is in particular the fact that through the use of heat transfer the sensible waste heat from the raw gas cooling used at a higher temperature level and more optimal in the Overall process can be integrated as in the direct Generation of high pressure steam. This results in opposite known concepts a significant improvement of the we degree of efficiency and thus the overall economy investment. In addition, there is for the heat exchanger in the Coal gasification is simplified and less Burden.
Bei Kombination einer Kohleteilvergasung mit einer nachge schalteten atmosphärischen Wirbelschichtfeuerung ergibt sich außerdem ein vereinfachter Aufbau der gesamten Kohleverga sung, da diese mit Luft als Vergasungsmittel betrieben und die kohlenstoffhaltigen Vergasungsrückstände in der Wirbel schichtfeuerung vollständig umgesetzt werden können. Als Brennstoff sind neben Kohlen aller Art auch andere Fest brennstoffe, wie Biomassen geeignet. When combining partial coal gasification with a secondary switched atmospheric fluidized bed firing results also a simplified structure of the entire coal contract solution, since these are operated with air as a gasifying agent and the carbonaceous gasification residues in the vortex stratified combustion can be fully implemented. As In addition to all types of coal, fuel is also other solid fuels, such as biomass.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Das kombinierte Gas- und Dampfturbinenkraftwerk besteht im wesentlichen aus einer Gasturbinengruppe 1 bis 3, einer Kohlevergasungsanlage 50 bis 63 und einer Wirbel schichtfeuerung 8 bis 13.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. The combined gas and steam turbine power plant consists essentially of a gas turbine group 1 to 3 , a coal gasification system 50 to 63 and a fluidized bed combustion 8 to 13 .
Mit Hilfe eines Verdichters 1, der mit einer Gasturbine 2 und einem Generator 3 über eine Welle gekoppelt ist, wird angesaugte Luft auf 15 bar verdichtet und dann einem Wärme tauscher 22 zugeführt. Die Gasturbine 1, 2 ist eine modifi zierte Seriengasturbine mit einem Luftdurchsatz von 500 kg/s, einer Turbineneintrittstemperatur von 1100°C und einer Leistung von 150 MW. In dem Wärmetauscher 22 wird die ver dichtete Luft mit Hilfe von Wärme aus einem Wärmeübertra gungskreislauf 20 auf ca. 600°C vorgewärmt, anschließend in einer Gasturbinenbrennkammer 6 durch Verbrennen von Kohlegas weiter auf 1100°C erhitzt und danach in der Gasturbine 2 unter Energieabgabe entspannt.With the help of a compressor 1 , which is coupled to a gas turbine 2 and a generator 3 via a shaft, intake air is compressed to 15 bar and then fed to a heat exchanger 22 . The gas turbine 1 , 2 is a modified series gas turbine with an air throughput of 500 kg / s, a turbine inlet temperature of 1100 ° C and an output of 150 MW. In the heat exchanger 22 , the compressed air is preheated to approximately 600 ° C. with the aid of heat from a heat transfer circuit 20 , then further heated to 1100 ° C. in a gas turbine combustion chamber 6 by burning coal gas and then expanded in the gas turbine 2 with energy being released .
Die Kohlevergasung 50 ist als Teilvergasung ausgelegt und arbeitet nach dem Verfahrensprinzip der zirkulierenden Wir belschicht. Die Vergasungsluft für die Kohlevergasung wird von einer Leitung 5 für die vorgewärmte Verdichterluft abge zweigt, in einem Verdichter 59 um 2 bar nachverdichtet und über eine Heißgasleitung 60 einem Vergasungsreaktor 50 zuge führt. Die gemahlene Kohle 62 wird in dem Wirbelschicht- Vergasungsreaktor 50 mit Hilfe der Vergasungsluft 60 und gegebenfalls zusätzlichem Dampf 61 bei einer Temperatur von ca. 1100°C zu 50 bis 80% teilvergast. Der Vergasungsrück stand, bestehend aus Feinkoks und Asche, wird aus dem Verga sungsreaktor abgezogen und einer Wirbelschichtfeuerung 8 zur vollständigen Verbrennung zugeführt. Auf eine Entschwefelung des Kohlegases wird zur Vereinfachung der Kohlevergasungsan lage verzichtet. Die Abscheidung des sich bei der Verbren nung des Kohlegases bildenden Schwefeldioxyds erfolgt in einer, der Gasturbine nachgeschalteten Wirbelschichtfeuerung. The coal gasification 50 is designed as partial gasification and works on the principle of the circulating fluidized bed. The gasification air for coal gasification is branched off from a line 5 for the preheated compressor air, post-compressed in a compressor 59 by 2 bar and supplied to a gasification reactor 50 via a hot gas line 60 . The ground coal 62 is partially gasified in the fluidized bed gasification reactor 50 with the aid of the gasification air 60 and possibly additional steam 61 at a temperature of approximately 1100 ° C. to 50 to 80%. The gasification residue, consisting of fine coke and ash, is withdrawn from the gasification reactor and fed to a fluidized bed furnace 8 for complete combustion. Desulphurization of the coal gas is dispensed with to simplify the coal gasification plant. The separation of the sulfur dioxide formed during the combustion of the coal gas is carried out in a fluidized bed furnace connected downstream of the gas turbine.
Das aus dem Vergasungsreaktor 50 austretende Rohgas wird nach einer Vorentstaubung in einem Zyklon 51 in einem Wärme tauscher 52, der zur Vorwärmung eines flüssigen Wärmeträgers dient, auf etwa 500°C, in einem Rohgas-Reingas-Wärmetauscher 53 auf etwa 300°C und einem Speisewasservorwärmer 54 auf 250°C abgekühlt. In einer Schlauchfilteranlage 55 wird der restliche Feinkoks und andere Feinstäube bis auf einen Rest staubgehalt von weniger als 5 ppm abgeschieden und ebenfalls der Wirbelschichtfeuerung 8 zugeführt. In einer weiteren Gasreinigungsstufe 56, die nach dem Trockenabsorptionsver fahren arbeitet, werden Chloride und Fluoride abgeschieden. Das Reingas wird in einem regelbaren Verdichter 57 nachver dichtet, in dem Rohgas-Reingas-Wärmetauscher 53 wieder auf 450°C vorgewärmt und anschließend der Gasturbinenbrennkammer 6 zugeführt und dort verfeuert.The raw gas emerging from the gasification reactor 50 is after dedusting in a cyclone 51 in a heat exchanger 52 , which serves to preheat a liquid heat transfer medium, to about 500 ° C., in a raw gas clean gas heat exchanger 53 to about 300 ° C. and one Feed water preheater 54 cooled to 250 ° C. In a bag filter system 55 , the remaining fine coke and other fine dust is separated down to a residual dust content of less than 5 ppm and likewise fed to the fluidized bed combustion 8 . In a further gas cleaning stage 56 , which operates according to the dry absorption process, chlorides and fluorides are separated off. The clean gas is post-sealed in an adjustable compressor 57, preheated in the raw gas-clean gas heat exchanger 53 to 450 ° C. and then fed to the gas turbine combustion chamber 6 and burned there.
In einer, bei atmospärischem Druck betriebenen, zirkulieren den Wirbelschichtfeuerung 8 wird der kohlenstoffhaltige Vergasungsrückstand 63 und zusätzliche Kohle 62 verfeuert. Als Verbrennungsluft wird dazu vorwiegend das Abgas 7 aus der Gasturbine eingesetzt, das noch eine Sauerstoffanteil von über 10% hat. Die Abscheidung des Schwefeldioxyds, das sich bei der Verbrennung des Vergasungsrückstandes und der Kohle bildet und im Abgas 7 der Gasturbine enthalten ist, erfolgt in der Wirbelschichtfeuerung 8 durch Zugabe von Kalkstein 10 als Absorptionsmittel. Das sich bei dem Ent schwefelungsvorgang bildende Kalziumsulfat (CaSO4) wird zusammen mit der Asche aus der Wirbelschichtfeuerung abgezo gen. Die in der Wirbelschichtfeuerung freigesetzte Wärme wird zur Verdampfung und zur Vor-Überhitzung des Dampfes und zur weiteren Aufheizung eines flüssigen Wärmeträgers einge setzt. Das Abgas aus der Wirbelschichtfeuerung wird nach einer Vorentstaubung in einem Rückführzyklon 13, in Wärmetau schern 35, 34, 31 weiter auf ca. 100°C abgekühlt, danach in einer Filteranlage 14 gereinigt und dann über einen Kamin 43 an die Umgebung abgegeben. The carbon-containing gasification residue 63 and additional coal 62 are burned in a circulating fluidized bed furnace 8 operated at atmospheric pressure. For this purpose, the exhaust gas 7 from the gas turbine is predominantly used as combustion air, which still has an oxygen content of over 10%. The separation of the sulfur dioxide, which is formed during the combustion of the gasification residue and the coal and is contained in the exhaust gas 7 of the gas turbine, takes place in the fluidized bed furnace 8 by adding limestone 10 as an absorbent. The calcium sulfate (CaSO 4 ) that forms during the desulphurization process is extracted together with the ash from the fluidized bed furnace. The heat released in the fluidized bed furnace is used for evaporation and for pre-overheating of the steam and for further heating of a liquid heat transfer medium. The exhaust gas from the fluidized bed combustion is after a dedusting in a recycle cyclone 13 , shear 35 , 34 , 31 in Wärmetau further cooled to about 100 ° C, then cleaned in a filter system 14 and then released via a chimney 43 to the environment.
Die bei der Kühlung des Rohgases in der Kohlevergasung an fallende Wärme wird größtenteils mit Hilfe eines Wärmeüber tragungskreislaufes 20 mit flüssigem Natrium als Wärmeträger zusammen mit Wärme aus der Wirbelschichtfeuerung 8 in den Dampfprozeß eingebunden und zur Vorwärmung von Verdichter luft eingesetzt. Dazu wird das Natrium mittels einer Umlauf pumpe 21 zu dem Wärmetauscher 52 der Rohgaskühlung geför dert, dort auf ca. 500°C vorgewärmt und danach in einem Wärmetauscher 12 der Wirbelschichtfeuerung weiter auf 650°C erhitzt. Anschließend wird das Natrium den Wärmetauschern 23, 24 zur Überhitzung und Zwischenüberhitzung des Dampfes zugeführt und dabei unter Energieabgabe wieder auf 400°C abgekühlt. Ein Teilstrom des Natriums wird einem Wärmetau scher 22 zur Vorwärmung der Verdichterluft zugeführt.The falling in the cooling of the raw gas in the coal gasification to heat is mostly integrated with the help of a heat transfer circuit 20 with liquid sodium as a heat carrier together with heat from the fluidized bed combustion 8 in the steam process and used to preheat the compressor air. For this purpose, the sodium is pumped by means of a circulation pump 21 to the heat exchanger 52 of the raw gas cooling, preheated there to about 500 ° C. and then further heated to 650 ° C. in a heat exchanger 12 of the fluidized bed furnace. The sodium is then fed to the heat exchangers 23 , 24 for superheating and intermediate superheating of the steam and is then cooled again to 400 ° C. while releasing energy. A partial stream of sodium is fed to a heat exchanger 22 for preheating the compressor air.
Das Kondensatwasser wird mittels einer Kondensatpumpe 30 einem Abhitzekessel 31 und einer mehrstufigen, regenerativen Speisewasservorwärmung 36 zugeführt, dort jeweils auf 150°C vorgewärmt und danach einem Speisewasserbehälter und Entga ser 32 zugeleitet. Mit Speisewassserpumpen 33 wird das Speisewasser auf 280 bar verdichtet und, aufgeteilt in Teilströme, einem Abhitzekessel 34, einer mehrstufigen, regenerativen Hochdruck-Speisewasservorwärmung 37 und einem Kohlegaswärmetauscher 54 zugeführt, dort jeweils auf 250°C vorgewärmt und anschließend in einem Vollstrom-Abhitzekessel 35 weiter vorgewärmt und teilweise verdampft.The condensate water is fed by means of a condensate pump 30 to a waste heat boiler 31 and a multi-stage, regenerative feed water preheating 36 , where it is preheated to 150 ° C. and then fed to a feed water tank and degasser 32 . With feed water pumps 33 , the feed water is compressed to 280 bar and, divided into partial streams, is fed to a waste heat boiler 34 , a multi-stage, regenerative high pressure feed water preheater 37 and a coal gas heat exchanger 54 , where it is preheated to 250 ° C. and then further in a full flow waste heat boiler 35 preheated and partially evaporated.
Danach wird das Wasser-Dampf-Gemisch in einem Verdampfer und Überhitzer 11 der Wirbelschichtfeuerung 8 vollständig ver dampft und teilweise überhitzt. In einem Wärmetauscher 23, der über den Natriumkreislauf 20 beheizt wird, wird der Dampf weiter überhitzt und dann mit einer Temperatur von 540°C und einem Druck von 250 bar einer Hochdruckturbine zugeführt und in dieser unter Energieabgabe auf 40 bar ent spannt. Der Zwischendampf wird in einem Zwischenüberhitzer 24, der ebenfalls über den Natriumkreislauf beheizt wird, wieder auf 540°C erhitzt, in einer Niederdruckturbine auf 0,05 bar entspannt und in einem Kondensator 41 kondensiert. Die Kondensatwärme wird über einen Kühlkreislauf 42 an die Umgebung abgegeben. Die Dampfturbine 39 hat eine Leistung von 250 MW und treibt einen Generator 40 an.Then the water-steam mixture in a vaporizer and superheater 11 of the fluidized bed furnace 8 is completely evaporated and partially overheated. In a heat exchanger 23 , which is heated via the sodium circuit 20 , the steam is further overheated and then fed to a high-pressure turbine at a temperature of 540 ° C. and a pressure of 250 bar, and in this is relieved to 40 bar, giving off energy. The intermediate steam is reheated to 540 ° C. in an intermediate superheater 24 , which is also heated via the sodium circuit, expanded to 0.05 bar in a low-pressure turbine and condensed in a condenser 41 . The condensate heat is released to the environment via a cooling circuit 42 . The steam turbine 39 has an output of 250 MW and drives a generator 40 .
Die thermische Leistung des Kombikraftwerkes beträgt 760 MW (zugeführter Brennstoffstrom), die abgegebene elektrische Leistung beträgt 350 MW. Der Wirkungsgrad beträgt 46%.The thermal power of the combined cycle power plant is 760 MW (supplied fuel flow), the electrical output Power is 350 MW. The efficiency is 46%.
Bei Teillastbetrieb wird zunächst nur die Dampfleistung reduziert und dabei zuerst der Speisewasserstrom durch die dampfbeheizte Speisewasservorwärmung reduziert. Dadurch steigt bis zu einer Teillast von ca. 85% der Wirkungsgrad zunächst noch auf über 47% an, so daß sich das Kraftwerk auch gut für den Teillastbetrieb eignet.With partial load operation, only the steam output is initially reduced and first the feed water flow through the steam-heated one Feed water preheating reduced. This increases up to one Partial load of approx. 85% the efficiency initially over 47%, so that the power plant is also good for the Part load operation is suitable.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883817690 DE3817690A1 (en) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | Combined gas- and steam-turbine power station having coal gasification |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883817690 DE3817690A1 (en) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | Combined gas- and steam-turbine power station having coal gasification |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3817690A1 true DE3817690A1 (en) | 1989-12-07 |
Family
ID=6355064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883817690 Withdrawn DE3817690A1 (en) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | Combined gas- and steam-turbine power station having coal gasification |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3817690A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0405235A1 (en) * | 1989-06-27 | 1991-01-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Combined gas and steam turbine plant with coal gasification |
DE19832293A1 (en) * | 1998-07-17 | 1999-10-21 | Siemens Ag | Gas-and-steam turbine plant with integrated fossil fuel gasification |
DE102007062413B3 (en) * | 2007-12-20 | 2009-09-10 | Conera Process Solutions Gmbh | Process and apparatus for reprocessing CO2-containing exhaust gases |
FR2983901A1 (en) * | 2011-12-08 | 2013-06-14 | Pyraine | Thermal installation for production of electricity by combustion of e.g. biomass, has vapor circuit leveled with overheating exchanger that is placed between set of turbines, and overheating exchanger allowing rise in temperature of steam |
-
1988
- 1988-05-25 DE DE19883817690 patent/DE3817690A1/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0405235A1 (en) * | 1989-06-27 | 1991-01-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Combined gas and steam turbine plant with coal gasification |
DE19832293A1 (en) * | 1998-07-17 | 1999-10-21 | Siemens Ag | Gas-and-steam turbine plant with integrated fossil fuel gasification |
US6341486B2 (en) | 1998-07-17 | 2002-01-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas and steam turbine plant |
DE102007062413B3 (en) * | 2007-12-20 | 2009-09-10 | Conera Process Solutions Gmbh | Process and apparatus for reprocessing CO2-containing exhaust gases |
US8911520B2 (en) | 2007-12-20 | 2014-12-16 | Ecoloop Gmbh | Method and device for reprocessing CO2 containing exhaust gases |
FR2983901A1 (en) * | 2011-12-08 | 2013-06-14 | Pyraine | Thermal installation for production of electricity by combustion of e.g. biomass, has vapor circuit leveled with overheating exchanger that is placed between set of turbines, and overheating exchanger allowing rise in temperature of steam |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0202428B1 (en) | Process for gasifying a carbon-containing fuel, particularly coal | |
US3731485A (en) | Open-cycle gas turbine plant | |
US3818869A (en) | Method of operating a combined gasification-steam generating plant | |
US4261167A (en) | Process for the generation of power from solid carbonaceous fuels | |
AU782081B2 (en) | Power system with enhanced thermodynamic efficiency and pollution control | |
JP2611133B2 (en) | Heat recovery unit for combined cycle | |
EP0498289B1 (en) | Process for drying of coal for fusion or coal gazifier | |
US4284015A (en) | Pollution-free coal combustion process | |
DE2743830C2 (en) | Method for operating a combined gas-steam power plant and gas-steam power plant for carrying out the method | |
US4241722A (en) | Pollutant-free low temperature combustion process having carbonaceous fuel suspended in alkaline aqueous solution | |
CH694469A5 (en) | In combined cycle operating power generators with integrated coal gasification. | |
GB2025452A (en) | Gaseous fuel | |
US5000099A (en) | Combination of fuels conversion and pressurized wet combustion | |
JPH06221183A (en) | Circulation fluidized bed reactor combination cycle power generator | |
DE2429993A1 (en) | METHOD FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY | |
US3882671A (en) | Gasification method with fuel gas cooling | |
EP0405235B1 (en) | Combined gas and steam turbine plant with coal gasification | |
DE2931427A1 (en) | PLANT FOR ENERGY FROM SOLID FOSSIL FUELS, IN PARTICULAR CHARCOAL | |
EP0047856B1 (en) | Process for the production of calcium carbide | |
JPH04505789A (en) | power generation process | |
US5218815A (en) | Method and apparatus for gas turbine operation using solid fuel | |
US4425757A (en) | Installation for recovering energy from solid fossil fuels, more particularly bituminous coal high in inerts | |
DE3817690A1 (en) | Combined gas- and steam-turbine power station having coal gasification | |
DE3617364A1 (en) | Combined gas and steam turbine power station with pressurised fluidised-bed furnace and coal gasification | |
SU1729296A3 (en) | Coal gasification method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |