[发明专利]组合有气化装置的发电站的运行方法和发电站

说明书

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中获得的氧气被供给气化装置。

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CO₂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700℃至1000℃。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(1)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(O₂) 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(O₂)一起部分燃烧，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) 被气化并作为合成气(SG)供给为燃气涡轮(9)配设的燃烧器(7)用于燃烧。在过 程温度(T)，借助于薄膜(17)从空气(L)中分离出氧气(O₂)，其中，所分离出的 氧气(O₂)被输入气化装置(2)用于与矿物燃料(B)反应。为保持需要的过程温度 (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700℃至1000℃，优选地为 800℃和900℃，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(17)取出氧气(O₂)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)。