[发明专利]清洁发电的方法

说明书

本发明涉及一种利用含碳燃料的部分氧化从该燃料中产生动力，特别是电力的方法。

本发明提供一种用于从含碳燃料产生动力的方法，它包括在超大气压下用氧气或一种含氧气体使燃料部分氧化以产生含有一氧化碳的气流，使上述气流膨胀而产生动力，并且通过增加氧气或一种含氧气体至少使膨胀气流的大部分基本上完全燃烧而产生额外的动力，其特征在于，上述气流在膨胀之前先进行一氧化碳转移反应，从而至少使其中部分一氧化碳经转移反应转化成二氧化碳和氢。

一种可选择的方案是：来自部分氧化反应器的气流在转移反应步骤之前先用水骤冷，至少一部分为转移反应步骤所需的蒸汽是由水骤冷的蒸发中得到的;在膨胀之前先将转移反应后的气流的温度升高;在利用至少一部分气流作为燃料而产生电力以前，对反应和膨胀后的气流进行处理以除去硫化物。在该转移反应中有部分热量可用于预热膨胀之前的气流。

几种基于含碳燃料部分氧化产生动力的方法是已知的，其中提到一氧化碳和蒸汽反应而产生二氧化碳和氢。该反应通常称为水煤气反应、转移反应、变换或转换反应，这在合成气体的生产中是周知的，在此，氢的量（对应于一氧化碳的）的增加是所希望的，即使在有不希望的二氧化碳伴随增加的时候也是如此。

EP-A-9524揭示了这样一种方法，但在此情况下，二氧化碳是一种必需除去的杂质。

在美国专利4074981中（第2列第29行及以下）描述了通过他们 的发明所产生的气体的种种用途。对于合成气体，将氢和一氧化碳增加到最大量，意味着将二氧化碳减至最小量。对于用作还原气，述及将二氧化碳减至最小量。对于用作具有高热值的可燃气体，将氢、一氧化碳和甲烷增加到最大量，在这，里再次意味着将二氧化碳减至最小量。

美国专利4202167揭示了一种方法，其中应用了转移反应所生成的二氧化碳，但并未认识到，通过使原料气体在转移反应后最后燃烧前膨胀有可能再生动力。

瑞士专利250478揭示了在气体发生器和燃气轮机燃烧室之间的膨胀室的应用。

美国专利3720625揭示了产生氢和/或氨的方法，并给出了转移反应的常规应用。

本发明的目的是提供一种排出清洁的烟道气的有效的发电方法。下面描述为达到本发明的目的所采用的技术方案。

在本发明中，含碳燃料可用为那些精通该技术的人所熟知的许多方法，在加压情况下通过部分氧化而气化（例如美国专利2992，906）。这些方法通常是用一种含氧气体例如空气，最好是用一种基本上是纯氧的气流来气化含碳燃料。温度大约在1000℃至1600℃左右。部分氧化的压力则在15-250巴范围内，但一般在40-150巴范围内，适宜的含碳燃料的例子是原油、煤、天然气、矿物油以及重燃油。也可用褐煤。

任何包含在来自部分氧化反应器里的热气流里的颗粒物质最好在使一氧化碳起反应之前就除去，以免弄污通常用来促进转移反应的催化剂，虽然采用保护床也是可以的。颗粒物质可通过使用任一常规方法，例如静电沉积、水洗、旋风除尘器、过滤器来除去，但最好是通过用水骤冷法把它洗掉的方式除去。在部分氧化反应器后使用骤冷法， 可以在部分氧化反应器的工作压力方面，更重要的是在所使用的含碳燃料特别是煤的类型方面获得较大的灵活性。

来自部分氧化反应器的气体可在锅炉里冷却和/或在膨胀之前骤冷。

由于许多燃料含有硫，因此，一般总需要有一个除硫的步骤，该步骤在最终燃烧之前进行。

在转移反应器和/或膨胀器之前除去硫化物是可能的。然而，当今的除硫系统是在比较低的温度下工作的。这样的温度意味着在热气骤冷以后出现的大部分蒸汽将被冷凝掉。为了其后一氧化碳与蒸汽起反应，必需加入蒸汽。

在除去硫化物的过程中，一些二氧化碳也会被除去。但本发明的意图是要保持最初出现的二氧化碳，因为那样做是比较经济的。

这是本发明的一个重要部分。当气体作为燃料燃烧时，包含在气体里的二氧化碳使生成的NO还原。并且，当气体在转移反应后膨胀时和当气体最终燃烧时，二氢化碳的膨胀都能产生动力。

转移反应所必需的水或蒸汽可通过将水或蒸汽加到部分氧化反应器，和/或通过在部分氧化步骤里的反应，和/或在部分氧化步骤之后的骤冷步骤里，和/或通过直接加入水或蒸汽而得到。