專利名稱：在氣流床氣化中直接冷卻粗煤氣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在IGCC (Integrated Gasification CombinedCycle—整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))設(shè)備中處理粗煤氣的方法。
背景技術(shù)：
如果在氣化過(guò)程中形成的粗煤氣在濕除塵和卣洗和^U先之后，在 粗煤氣變換中進(jìn)一步處理，并且緊接著進(jìn)行煤氣凈化，則必須將從煤 氣變換中出來(lái)的粗煤氣冷卻，并且將相應(yīng)的熱量排走。其中可供使用的溫度水平是由粗煤氣中的水蒸汽部分壓力決定 的。特別是在使用IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle—整體 煤氣化聯(lián)合循環(huán))時(shí)，在效率最佳化方面，努力將輸出的熱量有效地 回輸?shù)狡渌O(shè)備部件中，并且努力使煤氣方面的壓力損失最小化。對(duì)于在考慮具有全激冷的氣流床氣化的情況下使用具有co2分離 裝置的IGCC而言，用于全激冷的過(guò)程水溫度會(huì)影響總效率。在到目前為止的使用中，在粗煤氣變換后的粗煤氣流中應(yīng)排走的 熱量是通過(guò)大量間接的熱交換器實(shí)現(xiàn)的，這些熱交換器在煤氣冷卻線 上造成高壓力損失。此外，對(duì)于具有全激冷的氣流床氣化而言，用冷的去離子水補(bǔ)給 過(guò)程水循環(huán)，其中，在另外的過(guò)程中，過(guò)程水在激冷之前例如用低壓 蒸汽進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)熱。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務(wù)是改進(jìn)IGCC設(shè)備的效率。 這個(gè)任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1所述特征的方法得以完成。 通過(guò)在煤氣凈化裝置(低溫曱醇洗(rectisol))上設(shè)置冷卻器/飽 和器循環(huán)，可將在煤氣中作為水蒸汽成分結(jié)合的熱量最佳地繞著煤氣 凈化裝置導(dǎo)引，并且可將在到目前的方案中所出現(xiàn)的冷凝損失最小化。 Kjcc設(shè)備的效率最大化。有利地:在is氣:換^將粗煤4輸送到氣化島的過(guò)程水循環(huán)中。因此，例如在氣化島內(nèi)部通過(guò)低壓蒸汽可減小過(guò)程水的加熱，并且改進(jìn)IGCC設(shè)備的:從屬權(quán)°利要i中對(duì)本中;青'的主i的有:的改進(jìn)方案進(jìn)行;說(shuō)明。


隨后在為理解所要求的范圍內(nèi)借助附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的i兌明。這些附圖是圖1:實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的IGCC發(fā)電站的原理簡(jiǎn)圖。 圖2:根據(jù)本發(fā)明的粗煤氣冷卻的原理簡(jiǎn)圖。 圖3:根據(jù)本發(fā)明的冷卻器循環(huán)的特殊的方案。 在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。附圖標(biāo)記列表1-5、 2-5、 3-5熱交換器粗煤氣冷卻/飽和器循環(huán)1-18、 2畫18煤氣凈化裝置(低溫曱醇洗)1-20含炭燃料，固體或者流體1-21具有激冷段以及卣洗和堿洗的氣化反應(yīng)器1-22合成煤氣1-23CO變換段1-24粗煤氣冷卻裝置1-25燃?xì)夂驼羝l(fā)電站(GuD)1-26電能，電流1-27廢水1-29補(bǔ)給水2-1、 3-1CO變換后的粗煤氣2-2、 3-2、 3-3冷卻器組2-3、 3-7 送到氣化島的過(guò)程水循環(huán)2-4、 3-10 給冷卻器循環(huán)提供補(bǔ)充水2-6 經(jīng)過(guò)煤氣凈化裝置(低溫曱醇洗)后的純煤氣2-7 飽和器2- 8 給飽和器循環(huán)提供去離子水(DI)3- 4 用于產(chǎn)生低壓(ND)蒸汽的熱交換器 3-6 沉積的煤氣冷凝水3-9 輸出熱童用于GuD冷凝水預(yù)熱3-11 送到廢水處理裝置的凈化流3-12 第二冷卻器循環(huán)的循環(huán)水的 一部分2-13、 3-13 輸送到煤氣凈化裝置(低溫曱醇洗)的已冷卻的粗煤氣 2-14、 3-14、 3-15泵組冷卻器循環(huán)2-16、 3-16 熱交換器產(chǎn)生中壓蒸汽2-19 泵組飽和器循環(huán)2- 30 用于燃?xì)馔钙降募兠簹?- 6 沉積的煤氣冷凝水具體實(shí)施方式
為了在氣化反應(yīng)器(1-21 )中進(jìn)行氣化，將固體或者流體的含碳燃 料(1-20)輸送到在圖1中示出的IGCC發(fā)電站(Integrated Gasification Combined Cycle—整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))中。在氣化反應(yīng)器中產(chǎn)生富含 一氧化碳和氬的合成煤氣。將這種合成煤氣輸送到激冷段。在這個(gè)激 冷段中，以已知的方式優(yōu)選通過(guò)過(guò)量地噴入過(guò)程水(1-29)將合成煤氣 冷卻。在水激冷后，將合成煤氣輸送到濕除塵裝置以及卣洗和堿洗裝 置(Venturi (文丘里))中。然后將水蒸汽飽和的無(wú)塵的煤氣(1-22) 接著輸送到CO轉(zhuǎn)換器(1-23)中。在所述激冷段中用于激冷的水?dāng)y帶 氣化殘留物，例如灰燼，并且被輸送到廢水處理裝置(1-27)中。經(jīng)轉(zhuǎn) 換的合成煤氣(2-1、 3-1)在粗煤氣冷卻裝置(1-24)中冷卻到對(duì)于隨 后的煤氣凈化裝置(低溫甲醇洗)(l-18)合適的溫度。將冷的補(bǔ)充水 (2-4、 3-10)輸送到粗煤氣冷卻裝置(1-24)中，其作為加熱的水(2-3、 3-7)輸送到氣化島(1-29)的過(guò)程水循環(huán)中。氣化島的過(guò)程水循環(huán)提器的純煤氣(2-30) 被輸送到燃?xì)夂驼羝l(fā)電站(1-25)的燃?xì)馔钙街?。這個(gè)發(fā)電站在輸出 端提供電能(1-26)。給飽和器的循環(huán)提供去離子水(2-8)。也就是 說(shuō)在本裝置中，在經(jīng)過(guò)煤氣凈化裝置時(shí)，粗煤氣的熱量環(huán)繞煤氣凈化 裝置行進(jìn)。在特別的方案中，用輸出熱(3-9)來(lái)預(yù)熱燃?xì)夂驼羝l(fā)電 站(1-25)的冷凝水。圖2:在第一級(jí)(2-16)中，由從CO變換段(1-23)出來(lái)的粗煤 氣(2-1 )取出處于高溫度水平的熱，以產(chǎn)生中壓(MD)蒸汽。隨后 在冷卻器組(2-2)中，直接用水對(duì)粗煤氣進(jìn)行冷卻。借助泵組(2-14) 使在冷卻器組的底部沉積的水在循環(huán)中運(yùn)行，并且在一個(gè)或者多個(gè)換 熱器(2-5)中冷卻，并且重新輸送到頂部的冷卻器組中。從冷卻器循 環(huán)中取出(2-3)為進(jìn)行氣化所必需的補(bǔ)給水(1-29)。通過(guò)在冷卻器 組中沉積的冷凝水和補(bǔ)充水(2-4)給冷卻器循環(huán)供水，所述冷凝水是 由于未達(dá)到粗煤氣的飽和點(diǎn)而產(chǎn)生的。從煤氣流排放到冷卻器循環(huán)的 熱直接通過(guò)熱交換器(2-5)傳送到飽和器循環(huán)中。這個(gè)飽和器循環(huán)的 任務(wù)是將從煤氣凈化裝置(2-18)出來(lái)的冷的純煤氣(2-6)在飽和器 組(2-7)中加熱，并且用水蒸汽使其飽和。在此通過(guò)去離子水(2-8) 給飽和器循環(huán)供水。圖3的裝置具有冷卻器循環(huán)的特別有利的.布線圖 由從CO變換段出來(lái)的褲煤氣(3-1)取出(3-16)處于高溫度水 平的熱，以產(chǎn)生中壓(MD)蒸汽。通過(guò)兩個(gè)在煤氣側(cè)串聯(lián)的冷卻器循 環(huán)(3-2、 3-3)，進(jìn)一步地從粗煤氣中排出熱。進(jìn)入第一冷卻器組(2-2) 的循環(huán)水冷卻粗煤氣在飽和點(diǎn)以上。從循環(huán)水流中取出(3-6)沉積的 煤氣冷凝水，并且和所述第二冷卻器循環(huán)的循環(huán)水的一部分(3-12)混 合，并且將其引入到(3-7)氣化島的過(guò)程水循環(huán)中。優(yōu)選在多個(gè)級(jí)中、 特別是在兩個(gè)級(jí)中完成從所述第一冷卻器循環(huán)的循環(huán)水中輸出熱量。 在所示實(shí)施例中，在第一級(jí)中通過(guò)產(chǎn)生(3-4)低壓(ND)蒸汽，在第 二級(jí)中通過(guò)加熱所述飽和器循環(huán)(3-5)。在這種情況中，通過(guò)低壓蒸 汽的產(chǎn)生來(lái)控制熱量輸出到飽和器循環(huán)中。通過(guò)泵組(3-14)實(shí)現(xiàn)必要 的壓差的橋接。由冷卻器組(3-3)、泵(3-15)以及一個(gè)或者多個(gè)熱傳導(dǎo)器(3-9) 形成所述第二冷卻器循環(huán)。從該冷卻器組出來(lái)的循環(huán)水(3-8)的溫度 水平比第一冷卻器循環(huán)中的低。優(yōu)選將所述熱輸出用于GuD冷凝水預(yù) 熱(3-9)。緊接著將冷的補(bǔ)充水(3-10)輸送到循環(huán)水中，所述補(bǔ)充 水作為補(bǔ)給水(1-29)是氣化所必需的。其在進(jìn)入到冷卻器組中之前， 附加地冷卻了循環(huán)水，并且通過(guò)直接冷卻實(shí)現(xiàn)從粗煤氣(2-1， 3-1)中 排出最大的熱。由在冷卻器組中沉積的循環(huán)水中取出 一 個(gè)部分流(3 -11 + 3-12)，該部分流等于沉積的煤氣冷凝水和補(bǔ)充水的流量。再?gòu)乃?部分流中取出一個(gè)部分流(3-11 ),該部分流用于降低氨，并且使整個(gè) 系統(tǒng)中的氨濃度最小化。將凈化流(3-ll)輸送到廢水處理裝置中。將 余下的流(3-12 )和在第一冷卻器循環(huán)中沉積的煤氣冷凝水混合(3-6 )， 并且引入到過(guò)程水循環(huán)中用于氣化。
已冷卻的粗煤氣流根據(jù)煤氣凈化的要求進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻(2-17, 3-17),并且繼續(xù)被輸送到(3-13)煤氣凈化裝置(低溫曱醇洗)(2-18， 3-18)中。
通過(guò)IGCC( Integrated Gasification Combined Cycle—整體煤氣化聯(lián) 合循環(huán))裝置給出了本發(fā)明的特別的方案，其中粗煤氣流(2-l， 3-1) 在CO變換后借助冷卻器組直接被冷卻。
權(quán)利要求
1.用于處理粗煤氣的方法，其中在包括有用于流體或者固體的含炭燃料(1-20)的氣化裝置和后置的燃?xì)夂驼羝l(fā)電站(GuD)(1-25)的IGCC設(shè)備中，將在氣化裝置中獲得的粗煤氣(2-1、3-1)導(dǎo)引通過(guò)冷卻器組(2-2)，所述冷卻器組(2-2)連同熱交換器(1-5、2-5、3-5)形成冷卻器循環(huán)，通過(guò)所述冷卻器循環(huán)從粗煤氣(2-1、3-1)中取出熱，已冷卻的粗煤氣經(jīng)過(guò)煤氣凈化裝置(1-18、2-18)，所述熱交換器(1-5、2-5、3-5)連同飽和器(1-7、2-7)形成飽和器循環(huán)，并且在所述飽和器中將來(lái)自熱交換器的熱輸送給已凈化的粗煤氣(2-6)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，給所述冷卻器循環(huán)提 供補(bǔ)充水(2-4)。
3. 按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將在冷 卻器組的底部沉積的水作為補(bǔ)給水(1-29)輸送給氣化器用于激冷。
4. 按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，給所述 飽和器循環(huán)提供去離子水(DI) (2-8)。
5. 按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述 冷卻器循環(huán)中，在飽和器循環(huán)(3-5 )的熱交換器之前實(shí)現(xiàn)熱輸出(3-4), 以產(chǎn)生低壓(ND)蒸汽。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過(guò)低壓(ND)蒸汽 的產(chǎn)生來(lái)控制熱輸出到飽和器循環(huán)中。
7. 按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，超過(guò)飽 和點(diǎn)地冷卻4旦煤氣。
8. 按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，粗煤氣 在冷卻器組(3-2)之后并在煤氣凈化裝置(1-18、 2-18)之前在第二 冷卻器組(3-3)中冷卻，其中通過(guò)由所述第二冷卻器組(3-3)、泵(3-15) 和熱傳導(dǎo)器(3-9 )所形成的第二冷卻器循環(huán)輸出熱，特別是用于對(duì)GuD 冷凝水進(jìn)4于預(yù)熱。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，給所述第二冷卻器循環(huán)提供補(bǔ)充水(3-10)。
10.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在輸送 到冷卻器組(2-2、 3-2)種之前從粗煤氣(2-1、 3-1)中取出熱，以產(chǎn) 生中壓(MD)蒸汽(2-16、 3-16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在氣流床氣化中直接冷卻粗煤氣。本發(fā)明針對(duì)IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle-整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))設(shè)備提出，在煤氣凈化裝置(低溫甲醇洗)上設(shè)置冷卻器/飽和器循環(huán)，由此使作為水蒸汽成分結(jié)合在煤氣中的熱可最佳地繞煤氣凈化裝置(低溫甲醇洗)導(dǎo)引，并且使在目前的方案中所出現(xiàn)的冷凝損失最小化。此外，直接冷卻或者蒸發(fā)降低了煤氣合成途徑中的壓力損失，并且因此可使IGCC設(shè)備的效率最大化。
文檔編號(hào)F01K23/02GK101676523SQ200910173490
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者C·戈?duì)栂? F·漢尼曼 申請(qǐng)人:西門子公司