Система с гибридным циклом газификации угля с использованием рециркулирующей рабочей текучей среды и способ генерирования электроэнергии - RU2005111223A

Реферат

1. Система генерирования электроэнергии, содержащая источник свежего чистого кислорода (О₂), газогенератор, имеющий вход для твердого топлива и вход для свежего чистого кислорода, работающий под повышенным давлением Р₁ для преобразования твердого топлива в сингаз, содержащий угарный газ (СО) и водород (Н₂), и твердый остаток, содержащий полукокс, сепаратор частиц, расположенный с сообщением по потоку с газогенератором, для отделения частиц полукокса от сингаза, выходящего из газогенератора, камеру сгорания для сингаза, имеющую вход для свежего чистого кислорода (О₂) и вход для сингаза, выходящего из сепаратора частиц, для сжигания сингаза с получением отходящего газа, содержащего диоксид углерода (СО₂), воду и избыточный кислород, газовую турбину, расположенную с сообщением по потоку с камерой сгорания для сингаза, для расширения отходящего газа для генерирования электроэнергии при помощи генератора, соединенного с газовой турбиной, и выпуска расширенного отходящего газа через выпускное отверстие газовой турбины, парогенератор, расположенный с сообщением по потоку с выходом газовой турбины, содержащий выходное отверстие для выпуска отработавшего отходящего газа, и газокомпрессорную систему, имеющую вход, сообщающийся по потоку с выходом парогенератора, и выход для выпуска потока сжатого отходящего газа, отличающаяся тем, что она содержит средство для подачи первой части потока сжатого отходящего газа в газогенератор для регулирования температуры в газогенераторе для получения СО₂ и пара для газификации и для уменьшения потребности в свежем чистом кислороде.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит средство для подачи второй части потока сжатого отходящего газа в камеру сгорания для сингаза для регулирования температуры камеры сгорания для сингаза для уменьшения потребности в ней в свежем чистом кислороде.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что газокомпрессорная система содержит компрессор газовой турбины, соединенный с валом газовой турбины, и поджимающий компрессор, дополнительно сжимающий отходящий газ до давления, составляющего, по меньшей мере, давление Р₁ в газогенераторе, причем средство для подачи второй части потока сжатого отходящего газа в камеру сгорания для сингаза соединено с выходом компрессора газовой турбины.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что компрессор газовой турбины содержит промежуточную систему впрыска воды, которая уменьшает потребность в мощности газокомпрессорной системы и увлажняет поток сжатого отходящего газа, таким образом, обеспечивая регулирование производства NO_x в камере сгорания для сингаза и усиление газификации в газогенераторе.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью конденсации диоксида углерода с сообщением по потоку с выходом газокомпрессорной системы для создания потока конденсированного СО₂ и остаточного потока, содержащего главным образом О₂.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что источник свежего чистого кислорода содержит криогенный воздушный сепаратор, при этом система содержит средство для подачи потока, содержащего главным образом О₂, от конденсации диоксида углерода в криогенный воздушный сепаратор.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит котел, работающий на сжигании полукокса, имеющий вход для свежего чистого кислорода и вход для полукокса, выходящего из, по меньшей мере, или газогенератора, или сепаратора частиц, для сжигания полукокса для производства пара для генерирования мощности и топочного газа, подаваемого на вход газокомпрессорной системы.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что котел, работающий на сжигании полукокса, является котлом с циркулирующим псевдоожиженным слоем при атмосферном давлении.

9. Система по п.7, отличающаяся тем, что парогенератор содержит котел, работающий на сжигании полукокса.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что парогенератор содержит парогенератор для регенерации тепла.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что газогенератор является газогенератором с циркулирующим под давлением псевдоожиженным слоем.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор частиц содержит, по меньшей мере, один металлический свечевой фильтр.

13. Способ генерирования электроэнергии, содержащий следующие стадии:

(а) подачу свежего чистого кислорода из источника кислорода,

(b) подачу твердого топлива и свежего чистого кислорода в газогенератор, и преобразование твердого топлива в сингаз, содержащий угарный газ (СО) и водород (Н₂), и твердый остаток, содержащий полукокс,

(с) подачу сингаза, выходящего из газогенератора, в сепаратор частиц и отделение частиц полукокса от сингаза в сепараторе частиц,

(d) сжигание сингаза, выпускаемого из сепаратора частиц, со свежим чистым кислородом в камере сгорания для сингаза с получением отходящего газа, содержащего диоксид углерода (СО₂), воду и избыточный кислород,

(е) расширение отходящего газа в газовой турбине, расположенной с сообщением по потоку с камерой сгорания для сингаза, генерирование электроэнергии при помощи генератора, соединенного с газовой турбиной, и выпуск расширенного отходящего газа через выпускное отверстие газовой турбины,

(f) подачу расширенного отходящего газа из газовой турбины в парогенератор, и выпуск отработавшего отходящего газа из выпускного отверстия парогенератора,

(g) подачу отработавшего отходящего газа из парогенератора на вход газокомпрессорной системы и получение потока сжатого отходящего газа в газокомпрессорной системе, отличающийся тем, что дополнительно включает

(h) подачу первой части потока сжатого отходящего газа в газогенератор для регулирования температуры в газогенераторе для получения СО₂ и пара для газификации и для уменьшения потребности в нем в свежем чистом кислороде.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что дополнительно включает

(i) подачу второй части потока сжатого отходящего газа в камеру сгорания для сингаза для регулирования температуры в камере сгорания для сингаза и для снижения потребности в ней в свежем чистом кислороде.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что на стадии (g) отработавший отходящий газ сначала сжимают в компрессоре газовой турбины, соединенном с валом газовой турбины, до давления Р₂ и затем в поджимающем компрессоре до давления, составляющего, по меньшей мере, давление Р₁ в газогенераторе, и на стадии (i) сжатый отходящий газ подают из камеры сгорания газовой турбины под давлением Р₂ в камеру сгорания для сингаза.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что дополнительно включает

(j) впрыск воды в отходящий газ между ступенями компрессора газовой турбины для уменьшения потребности в мощности для сжатия и для увлажнения потока сжатого отходящего газа для обеспечения регулирования производства NO_x в камере сгорания для сингаза и усиления газификации в газогенераторе.

17. Способ по п.13, отличающийся тем, что дополнительно включает

(k) подачу третьей части потока сжатого отходящего газа на стадию конденсации диоксида углерода и получения потока конденсированного диоксида углерода и остаточного потока, содержащего главным образом кислород.

18. Способ по п.13, отличающийся тем, что источником кислорода является криогенный воздушный сепаратор, причем способ дополнительно включает

(l) подачу потока, содержащего главным образом кислород, от операции конденсации диоксида углерода в источник кислорода.

19. Способ по п.13, отличающийся тем, что дополнительно включает

(m) производство пара для генерирования мощности и топочного газа в котле, работающем на сжигании полукокса, при помощи сжигания полукокса, поступающего, по меньшей мере, или из газогенератора, или из сепаратора частиц, со свежим чистым кислородом, и подачу топочного газа на вход газокомпрессорной системы.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что на стадии (f) парогенератор содержит котел, работающий на сжигании полукокса.

21. Способ по п.13, отличающийся тем, что на стадии (f) парогенератор содержит парогенератор для регенерации тепла.