专利名称：组合有气化装置的发电站的运行方法和发电站的制作方法
组合有气化装置的发电站的运行方法和发电站本发明涉及一种组合有气化装置的发电站运行方法以及一种发电站。
例如由WO03/008768已知这种IGCC设备。这种设备有一个气化装置，颗粒状煤与氧和蒸汽一起燃烧成一种合成气(半氧化)。这种合成气经过多个处理步骤后，作为气态燃料供给燃气轮机燃烧室。在WO03/008768中，为取得氧气在IGCC设备中采用一种低温空气分离设备(LZA)。该空气分离设备在一种机械推动的热动力过程中将空气分解为其主要组成部分，氧气和氮气。在LZA中获得的氧气4皮供给气化装置。
与低温空气分离设备不同，在此期间建议了 一种基于薄膜的氧分离设备。渗透或电化学标示的薄膜效果，导致至少部分地从空气分离出氧气。用薄膜取代空气分离设备，认为是提高传统IGCC设备效率的 一种可能的选择。
此外，采用薄膜可望补偿无C02电站设计方案的效率损失。
基于薄膜的空气分离装置当然有缺点，所述薄膜设备为了能实施其功能必须保持比较高的工作温度。因此必须给薄膜反应器持续供应热能，使之具有为从空气分离出氧气所需的过程温度。
因此，本发明所要解决的技术问题是建议一种方法和一种发电站，它们克服基于薄膜的氧气分离时带来的上述缺点。
按本发明该技术问题通过权利要求1的特征解决。
在从属权利要求中列举其它有利的实施形式。
按本发明，为保持所需要的过程温度，向薄膜输送热能，其中，热能从合成气与空气热交换获得，以及加热的空气被供给薄膜。
通过换热过程及其有利地与在气化装置内获得的合成气(荒煤气)高的温度水平相结合，得到一种特别有效的方法，将空气加热到所要求的过程温度，然后将经加热的空气供给已有正确温度的薄膜装置。因此可以特别简单的方式将薄膜置于工作温度，典型地为70(TC至IOO(TC。此外，从气化过程得到热能，但有利地，直接亦即通过空气/合成气热交换获得。
基本上仍加热到原始温度，亦即过程温度的空气，在离开薄膜装置后可有利地在IGCC设备中进一步利用，例如通过将热量传给水-汽循环利用已加热和贫化(abgereicherten)的空气的热能。以此方式冷却的空气，可以按选择或不同于冷却的目的或作为燃烧空气在燃气轮机的燃烧室内使用。下面在附图
中示出本发明的一种实施形式。
附图示出了一种组合有气化装置(2)的发电站(1)。此IGCC设备(l)有一个燃气轮机装置(3)，包括压缩机(5)、燃烧室(7)和燃气涡轮(9)。在压缩机侧，一台用于产生电能的发电机(11)与压缩机(5)连接。在废气侧，在燃气涡轮(9)下游连接有废热锅炉(AHDE)。废热锅炉(AHDE)连接在图中没有详细表示的汽轮机装置的水-汽循环(WDK)中，从而实现一种"组合-循环，，或燃气和蒸汽轮机设备(GuD)。从燃气涡轮(9)排出的热废气或烟气加热废热锅炉(AHDE)中的水并与此同时将水汽化为可在汽轮机内使用的蒸汽。
气化装置(2)有用于矿物燃料(B)的输送管道(13)。此外，存在用于氧气(02)的输送管道(15),该输送管道通入气化装置(2)中。矿物燃料(B)在气化装置内与氧气(02)—起部分燃烧，从而生成一种低热量的可燃气体，亦即合成气(SG)。
在这种组合有气化装置(2)的IGCC发电站(1)的运行方法中，矿物燃料(B)
程温度(T),借助于薄膜(n)从空气(L)中分离出氧气(02),其中，所分离出的氧气(02)被输入气化装置(2)用于与矿物燃料(B)反应。为保持需要的过程溫度(T)，将热能供给薄膜(17)。热能从合成气(SG)与空气(L)热交换获得。在换热器(19)内加热的空气(L)被供给薄膜(17)。
空气(L)通过与合成气(SG)热交换被加热到70(TC至IOO(TC，优选地为80(TC和900°C,以保证薄膜装置(17)有足够的工作温度。
然后冷却由于借助薄膜(l7)取出氧气(02)后至少部分贫化的空气(L')。为此，在管道(23)中连接换热器(21)。贫化的空气(L')通过与发电站设备(1)的水-汽循环热交换被冷却，从而产生热的过程蒸汽(D)，它可用于运行汽轮机。
除此之外，被冷却的空气(L')可以作为冷却空气供给燃气涡轮(9)，和/或作为燃烧空气供给然烧器(7)。
权利要求
1.一种用于运行组合有气化装置(2)的发电站的方法，在该气化装置中气化一种矿物燃料(B)并作为合成气(SG)输入为燃气涡轮配设的燃烧器用于燃烧，其中，在过程温度(T)下借助于薄膜从空气(L)中分离出氧气(O2)，所分离出的氧气(O2)被供给所述气化装置用于与所述矿物燃料(B)反应，其特征为为保持所需要的过程温度(T)，向所述薄膜输送热能，该热能从所述合成气(SG)与空气(L)热交换获得，以及加热的空气(L)被供给所述薄膜。
2. 按照权利要求1所述的方法，其中，所述空气(L)在与所述合成气(SG) 热交换时被加热到700 °C至1000 °C,优选地为800°C和900°C 。
3. 按照权利要求1或2所述的方法，其中，冷却由于借助于薄膜取出 氧气后至少部分贫化的空气(L')。
4. 按照权利要求3所述的方法，其中，所述贫化的空气(L')在与发电站 设备的水-汽循环热交换时被冷却，从而产生热的过程蒸汽(D)。
5. 按照权利要求4所述的方法，其中，所述过程蒸汽(D)被供给用于发 电的汽轮机。
6. 按照权利要求3、 4或5所述的方法，其中，被冷却的所述空气(L') 作为冷却空气被供给燃气涡轮，和/或作为燃烧空气供给燃烧器。
7. 按照前列诸权利要求之一所述的方法，其中，所述合成气(SG)在与 所述空气(L)热交换后被进一步处理，尤其净化。
8. 按照权利要求7所述的方法，其中，需要时经净化的合成气(SG)用 惰性介质，优选氮气(N2)或水蒸气(H20)稀释。
9. 按照权利要求1或2所述的方法，其中，为了降低氧气分压，在所 述薄膜(17)的氧气侧的抽取区(25)喷入蒸汽，并且将蒸汽-氧混合物供给气化 过程。
10. 按照前列诸权利要求之一所述的方法，其中，所述空气(L)作为压缩 机抽取空气从为燃气涡轮配设的压缩机抽取处抽取。
11. 按照权利要求IO所述的方法，其中，在末级后的所述空气(L)的抽 取在压缩机出口或按选择在压缩空气的压力水平较低处实施。
12. 按照权利要求11所述的方法，其中，所述空气(L)附加地再压缩， 从而将压缩机抽取空气置于要求的压力水平。
13. —种发电站设备，尤其用于实施按照前列诸权利要求之一所述的方 法的发电站设备，包括燃气涡轮、为该燃气涡轮配设具有至少一个燃烧器的 燃烧室、以及包括连接在所述燃烧室上游的燃料系统，该燃料系统具有用于 矿物燃料的气化装置和从气化装置分出并通入所述燃烧室的气体管道，以及 用于从空气分离氧气的薄膜单元，其中，该薄膜单元将其氧气抽取侧与所述气化装置连接，其特征为从所述气化装置分出的所述气体管道在初级侧与 换热器连接，所以可在次级侧将可送交换热器的空气加热到过程温度并可输 入所述薄膜单元。
全文摘要
本发明涉及一种组合有气化装置(2)的发电站运行方法，其中，气化一种矿物燃料(B)并作为合成气(SG)输入为燃气涡轮配设的燃烧器用于燃烧，在过程温度(T)下借助薄膜(17)从空气(L)分离出氧(O2)，分离出的氧(O2)供给气化装置用于与矿物燃料(B)反应，其中，为保持所需要的过程温度(T)，向薄膜输入热能，此热能从合成气(SG)在与空气(L)热交换时获得，以及加热的空气(L)供给薄膜。
文档编号F02C3/28GK101495731SQ200780027908
公开日2009年7月29日 申请日期2007年4月13日 优先权日2006年7月28日
发明者弗兰兹·斯图尔米勒, 格哈德·齐默尔曼 申请人:西门子公司