DE2425939A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftwerkes - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines kraftwerkes

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    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Description

METALLGSSSLLSCHAFT Frankfurt/Main, den 28. Mai 1974
Aktiengesellschaft -Wgn/HSz-
Nr, 7469 LÖ
Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerkes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerkes, vorzugsweise für Spitzenbelastung. Derartige Kraftwerke müssen oft sehr schnell auf wechselnde Belastung eingestellt werden; außerdem wird die Leistung in der NachtL
und häufig auch am Wochenende zumeist auf Null reduziert. Es stellt sich deshalb die Aufgabe einer schnellen Regelung der Brennstoffzufuhr, um den Betrieb des Kraftwerkes den wechselnden Belastungen anpassen zu können.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß ein Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes Primärgas aus der Ver-.gasung von fossilen Brennstoffen mit Sauerstoff als Bestandteil der Vergasungsmittel bei erhöhtem Druck erzeugt wir.d, dieses Primärgas bei niedrigerer Kraftwerksbelastung in zunehmendem Anteil zu Methanol umgewandelt und gespeichert und bei höherer Kraftwerksbelastung ein zunehmender Anteil an gespeichertem Methanol als Brennstoff im Kraftwerk neben entschwefeltem Primärgas verwendet wird. Als zu vergasende Brennstoffe kommen flüssige Kohlenwasserstoffe oder auch Kohle infrage. Als Vergasungsmittel wird noch Wasserdampf oder gelegentlich auch Kohlendioxid benutzt.
Eine Verbundschaltung zwischen der Erzeugung von Heizgas und der Methanolerzeugung gibt die Möglichkeit einer sehr schnellen Regelung, da- bei plötzlicher Lasterhöhung Methanol aus dem
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gespeicherten Vorrat als Brennstoff verwendet wird und bei plötzlicher Lastabsenkung die Methanolproduktion erhöht werden kann. Bei den BeIastungsSchwankungen des Kraftwerkes braucht jedoch die Durchsatzleistung der Gaserzeugung nicht geändert zu werden, was sehr von Vorteil ist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß während der Stillstandszeit des Kraftwerkes die Erzeugung von Primärgas fortgesetzt wird, das der Herstellung und Speicherung von Methanol zugeführt wird. Dadurch genügt es, die Gaserzeugung und Gasreinigung einschließlich der Luftzerlegungsanlage zur Sauerstoffgewinnung nur für etwa 50 bis 70 % der Leistung zu dimensionieren, welche ohne die Erzeugung und Speicherung von Methanol notwendig wäre.
Ein Verfahrensbeispiel wird mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert, wobei von der Ölvergasung ausgegangen wird.
Dein Vergasungsreaktor 1 werden über die Leitung 2 hochsiedende Kohlenwasserstoffe, z.B. schweres Heizöl, zugeführt. Die Kohlenwasserstoffe werden zusammen mit Sauerstoff und Wasserdampf aus der Leitung 3 bei Temperaturen von etwa 1 200 bis 1 5000C und bei Überdruck, häufig bei Drücken von mehr als 20 atm, im Reaktor 1 vergast. Durch partielle Oxydation entsteht dabei in bekannter Weise ein Produktgas, nachfolgend auch Primärgas genannt, welches überwiegend Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält.
Dieses Primärgas mit einer Temperatur von weit über 1 0000C wird stufenweise durch Wärmeaustausch gekühlt, wobei aus der fühlbaren Wärme des Gases Hochdruckdampf gewonnen wird. In der Zeichnung ist die Kühlung vereinfacht durch den Wärmeaustauscher 4 dargestellt. Die Endtemperatur des gekühlten Primärgases richtet sich nach der anschließenden Gaswäsche 5, in welcher der Hauptteil der Verunreinigungen, insbesondere Schwefelverbindungen, aus dem Primärgas entfernt wird.
— 3 —
6098S0/0504
Wird die Gaswäsche mit flüssigem Methanol durchgeführt, so ist: eine Eintrittstemperatur des Priinärgases von etwa 300C erwünscht. In "bekannter Weise kann die Gaswäsche 5 auch als Heißpottaschewäsche ausgestaltet sein.
Das gewaschene Primärgas kann nun wahlweise oder jeweils in einem Teilstrom in die Leitung 6 und damit zu einer Methanolsynthese, oder aber in der Leitung 7 direkt als Heizgas in das Kraftwerk zur Erzeugung elektrischer Energie geleitet werden. Die Aufteilung des gewaschenen Primärgases auf die Leitungen 6 und 7 erfolgt durch die regelbaren Ventile 8 und Das Gas in der Leitung 7 wird in einem Teil des Wärmeaustauschers 4 wieder erwärmt und dann zur Entspannung durch eine Gasturbine 10 geleitet. Die Gasturbine 10 treibt den Generator 11. Das entspannte Gas von der Gasturbine 10 wird in einen Dampfkessel 12 gegeben und dort unter Dampferzeugung verbrannt. Der Dampf vom Kessel 12 treibt dann eine Dampfturbine 13, die mit dem Generator 14 in Verbindung steht.
Aus dem Primärgas in der Leitung 6 wird in bekannter Weise Methanol erzeugt. Ein Verfahren ist z.B. in der deutschen Auslegeschrift 2 024 301 beschrieben. Zunächst erfolgt eine Feinreinigung 15, um auch noch die restlichen Schwefelverbindungen zu entfernen, die ansonsten als Katalysatorgifte wirken wurden. Die Feinreinigung kann z.B. mit Aktivkohle durchgeführt werden. Danach wird ein Teilstrom des gereinigten Gases durch die Konvertierung 16 geführt, wo katalytisch CO + HpO ei/ COp+ Hp umgesetzt wird. Der konvertierte Teilstrom wird zusammen mit dem nicht konvertierten Teilstrom aus der Leitung 17 in der Leitung 18 wieder vereinigt und gemeinsam durch eine weitere Gaswäsche 19 geleitet. In der Wäsche 19 wird der größte Teil des verbliebenen Kohlendioxids entfernt, so daß das Gas die richtige Zusammensetzung für die nachfol-.gende Methanolsynthese 20 besitzt. Hierfür müssen die Volumenanteile der verschiedenen Gaskomponenten die Bedingung erfüllen, daß (H2 - CO2) : (CO + CO2) größer oder gleich 2,01 ist. · - 4 -
5 0 9 8 5 0/G 50 A
Durch katalytisch^ Umsetzung in der Methanolsynthese 20 wird das gewünschte Methanol erzeugt. Das Methanol wird im Tank 21 flüssig gespeichert.
Methanol aus dem Tank 21 wird bei Bedarf von der Pumpe 22 angesaugt und über das geöffnete Ventil 23 und den Verdampfer in der Leitung 24 in die Leitung 7 eingespeist. Dies geschieht dann, wenn die Belastung des Kraftwerkes so hoch ist, daß das Heizgas aus der Leitung 7 allein nicht ausreicht.
Es ist auch möglich, flüssiges Methanol dem Tank 21 durch die Leitung 25 zu entnehmen und es für die Gaswäsche 5 und/oder Gaswäsche 19 zu verwenden.
Da tagsüber bei üblicher Belastung des Kraftwerkes etwa 10 % des Primärgases der Hethanolsynthese zugeführt werden, um den Betrieb der Methanolsynthese aufrechtzuerhalten, während der Stillstandszeiten des Kraftwerkes in der Nacht und an ¥ochenenden jedoch das gesamte Primärgas hierfür zur Verfügung steht, ist stets ein ausreichender Methanolvorrat im Tank 21 vorhanden.
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Claims (4)

  1. Patentansprüche
    I)/ Verfahren zum Betreiben eines Kraftwerkes, vorzugsweise für Spitzenbelastung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes Primärgas durch Vergasung von fossilen Brennstoffen mit Sauerstoff als Bestandteil der Vergasungsmittel bei erhöhtem Druck erzeugt wird, dieses Primärgas bei niedrigerer Kraftwerksbelastung in zunehmendem Anteil zu Methanol umgewandelt und gespeichert und bei höherer Kraftwerksbelastung ein zunehmender Anteil an gespeichertem Methanol als Brennstoff im Kraftwerk neben entschwefeltem Primärgas verwendet wird.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Stillstandszeit des Kraftwerkes die Erzeugung von Primärgas fortgesetzt wird, das der Herstellung und Speichung von Methanol zugeführt wird.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahren erzeugtes Methanol für die Gaswäsche verwendet wird«
  4. 4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Gaswäsche verwendete Methanol nach mindestens teilweiser Entfernung der Verunreinigungen als Brennstoff verwendet wird.
    509850/0504
    Leerseite
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