[發明專利]聯合氣化和發電

有效

• 申請號: 201380059291.5
• 申請日: 2013-10-07
• 公開（公告）號: CN104781521A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: R.F.德爾內維奇;S.查克拉瓦蒂
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;C10J3/02;C10J3/72
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王磊;傅永霄

技術領域

本發明涉及一種聯合氣化和發電方法，其中含碳物質在供有低溫空氣分離裝置產生的氧的氣化器中氣化，以產生合成氣，合成氣在處理后用作一個或更多燃氣輪機的燃料，燃氣輪機供有來自空氣分離裝置的氮，并且其繼而用以產生設備所需電力的至少一部分，并且供應壓縮空氣至低溫空氣分離裝置。

背景技術

在本領域所知的整體氣化和聯合循環(IGCC)中，可氣化煤并可發電。在IGCC中，煤或其它含碳物質的氣化產生主要含有氫，一氧化碳和二氧化碳的合成氣，合成氣帶有一定量的含甲烷以及含硫和氯化物的雜質。在典型的氣化器中，含碳給料與蒸汽和氧反應以產生合成氣。含碳材料既可直接給送至氣化器或作為含碳材料的水漿給送至氣化器。通常，通過空氣分離單元(ASU?air?separation?unit)將氧提供至氣化器，在空氣分離單元中，空氣在低溫下在蒸餾塔中精餾以產生氧。

在整體氣化聯合循環中，由氣化所得的合成氣冷卻至適于其在羰基硫(COS)水解反應器中進一步處理的溫度，羰基硫水解反應器將大部分羰基硫水解成硫化氫。合成氣隨后進一步冷卻用于在溶劑洗滌裝置內采用用于硫化氫和羰基硫從合成氣分離的物理或化學吸收來分離硫化氫。所得的燃料氣體隨后給送至聯接至發電機的燃氣輪機以發電。熱可通過冷卻來自燃氣輪機排放的排放物來回收以引起蒸汽并通過蒸汽輪機來產生額外的電力。

IGCC系統的優化傳統上主要聚焦于資金成本而其次聚焦于效率。在對IGCC設備的輸出沒有限制時這樣的聚焦特別恰當。在IGCC設備由公共事業公司或其中設備設計成將電力出售給電網的獨立能源生產者擁有時這確實是對的。

IGCC系統還設計成將電力提供給專屬用戶(captive?user)，例如精煉設備或設計成通過煤，石油焦或其它碳氫化合物給料生產氫或液體的設備，和/或可包括生產諸如環氧乙烷的化學生產的設備的綜合體。在這種情況中，除電力以外，IGCC系統可提供諸如蒸汽，熱水，鍋爐給送水，燃料氣體以及合成氣等效用。在一些情況下，用于IGCC系統的合成氣/燃料氣體的源可來自專屬用戶綜合體。來自IGCC設備的總電力輸出可受限于由專屬用戶所需的加上操作IGCC設備(內部使用)所需的。通常，出售多余的電力給電網的選擇由于經濟考慮而是不實際的。這些考慮包括：對于過剩電力的低價以及法規的存在，這限制了出售者操作IGCC系統的能力，因為僅需提供專屬用戶的需求。

內部用戶包括用于以下的電力：用于固體移動的傳送器，在給送至氣化器前降低固體碳氫化合物尺寸的碾壓器/粉碎機，用于空氣分離單元的壓縮機，用于酸性氣體去除，蒸汽，和其它子系統的泵，用于諸如儀器空氣和啟動鍋爐的各種各樣的需求的風機和壓縮機，照明，以及其它各種各樣的用途。來自IGCC設備的凈功率應限定成發電機的凈功率輸出減去內部使用之間的差。該凈功率供應至專屬用戶。

由于由商用氣化系統產生的合成氣的特性(成分變化和燃燒特性)，燃氣輪機通常使用常規擴散燃燒器以用于燃燒燃料氣體。NOx排放物通過使用諸如來自空氣分離單元的蒸汽和氮的稀釋劑來控制。稀釋劑降低燃料氣體的火焰溫度并且降低由輪機燃燒器產生的NOx的水平。由于稀釋劑添加可大大增加燃氣輪機的重量，故燃氣輪機的運行受影響。

燃氣輪機排氣被送至余熱回收蒸汽發生器(HRSG)以產生輸出至專屬用戶的蒸汽和/或用于在蒸汽輪機中發電。在需滿足固定水平的內部和專屬用戶電力需求時，蒸汽輪機(多個)所產生的電力的量將降低燃氣輪機的發電需求，重要的是要注意，氣化器能力以及由此的IGCC系統的內部功率需求通常由燃氣輪機所需的燃料來設置。最大效率的系統是使用最少量的固體燃料來提供效用的系統(燃氣輪機，蒸汽輪機，氣化器以及空氣分離單元的組合)。對于給定的氣化器類型，總裝置效率由所選的燃氣輪機，蒸汽輪機性能，空氣分離單元的設計以及空氣分離單元與燃氣輪機之間的整合來確定。