向至少兩個(gè)富氧氣體消耗單元提供富氧氣體和燃料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于向至少兩個(gè)富氧氣體消耗單元提供富氧氣體和燃料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本文中的富氧氣體指的是通過分離空氣所制得的包含至少75摩爾％氧，優(yōu)選包含至少80摩爾％氧的氣體。剩余氣體主要為氮?？諝獾姆蛛x優(yōu)選通過低溫蒸餾進(jìn)行。
[0003]從歐洲專利EP-A-1992876中已知向鍋爐中選擇性地供給空氣或富氧氣體。所述的鍋爐供給有可以為生物燃料或者例如煤炭或天然氣的石化燃料的燃料。所述的鍋爐可以為例如粉碎燃料(對于煤炭為煤粉PC)或流化床或者旋流類型。
[0004]在供給有富氧氣體的鍋爐中燃燒的優(yōu)點(diǎn)包括:
[0005]-改善的燃燒，尤其當(dāng)燃料具有降低的發(fā)熱量時(shí)，
[0006]-由煙道氣體中減少的熱損失所導(dǎo)致的鍋爐改善的熱效率，
[0007]-更高的火焰溫度，允許交換面產(chǎn)生更多蒸汽，
[0008]-減少的NOx排放(如US-A-6568185所描述)，
[0009]-改善的鍋爐生產(chǎn)量。
[0010]但是由于富氧氣體的成本，富氧氣體通常不被輸送至鍋爐。
[0011]然而，被熟知的是向消耗大量富氧氣體的單元中輸送富氧氣體，所述的單元例如被集成到用于發(fā)電的單元。例如，富氧燃燒鍋爐通常供給有富氧氣體和燃料。燃燒用于產(chǎn)生熱量，所述的熱量進(jìn)而產(chǎn)生待用于蒸汽渦輪中發(fā)電的蒸汽。這種類型的單元產(chǎn)生含二氧化碳的廢氣，所述的廢氣可至少部分一一可能地在處理之后一一再循環(huán)至所述單元中。第一單元也可以例如為整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)單元或者是諸如煤炭氣化單元的氣化單
J L.ο
[0012]由于為了向所述的第一單元提供富氧氣體空氣，分離單元是必須的，在很多情況下，可能有趣的是，在第二單元中至少時(shí)不時(shí)使用部分富氧氣體，第二單元為其中使用的氧化劑通常為并未富集氧的空氣的燃燒單元。相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)甚至可以證明空氣分離單元尺寸應(yīng)增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]根據(jù)本發(fā)明，其提供了用于向至少均為富氧氣體消耗單元的第一和第二單元提供富氧氣體和燃料的方法，其包括:
[0014]i)在空氣分離單元中分離空氣以產(chǎn)生富氧氣體。
[0015]ii)在第一和第二時(shí)段期間，將來自空氣分離單元的富氧氣體的第一流輸送至第一富氧氣體消耗單元，將燃料第一流輸送至第一單元，從第一單元中去除第一含二氧化碳?xì)怏w，第一單元與用于發(fā)電的系統(tǒng)結(jié)合并可選地將至少部分第一含二氧化碳?xì)怏w或者由其獲得的氣體輸送回到第一單元。
[0016]iii)在第一時(shí)段期間，將來自空氣分離單元的富氧氣體的第二流輸送至第二富氧氣體消耗單元，所述的第二單元為燃燒單元，至少燃料的第二流和空氣的第一流在第一階段被供給至燃燒單元，從第二單元中去除第二含二氧化碳?xì)怏w，而不將任何第二含二氧化碳?xì)怏w或由其得到的任何氣體輸送回至第二單元。
[0017]iv)在第二時(shí)段期間，將至少空氣第二流和燃料第三流輸送用于第二階段的燃燒，從第二單元中去除第三含二氧化碳?xì)怏w而不將任何第三含二氧化碳?xì)怏w輸送回第二單元，其特征在于:在第二時(shí)段期間，無富氧氣體被從空氣分離輸送至第二單元或者至少比第二流少50%的富氧氣體第三流被從空氣分離輸送至第二單元。
[0018]根據(jù)其他可替換特征，所述方法可以包括如下步驟或特征:
[0019]-空氣的第一流在第一階段供給至第二單元并且空氣的第二流在第二階段供給至第二單元，空氣的第一流比空氣的第二流至少少50%。
[0020]-第一單元為富氧燃燒單元，將至少部分第一含二氧化碳?xì)怏w或者由其得到的氣體輸送回至第一單元。
[0021]-第一單元為IGCC單元，不將至少部分第一含二氧化碳?xì)怏w或者由其得到的氣體輸送回至第一單元。
[0022]-第一單元為氣化單元，不將至少部分第一含二氧化碳?xì)怏w或者由其得到的氣體輸送回至第一單元。
[0023]-所述的第一流大于第二流，優(yōu)選為第二流的至少三倍。
[0024]-在第一階段期間，富氧氣體的第二流與供給至燃燒單元的空氣混合或在沒有與供給至燃燒單元的空氣混合的情況下直接輸送至第二單元。
[0025]-第一階段對應(yīng)于當(dāng)空氣至第二單元的輸送部分中斷時(shí)的階段。
[0026]-在第一階段期間，平均電價(jià)高于給定的閾值，在第二階段期間，平均電價(jià)低于給定的閾值。
[0027]-在第一階段期間，燃燒單元利用具有低于給定閾值的低熱值(下限熱值)的燃料運(yùn)行，在第二階段期間，燃燒單元利用具有高于給定閾值的低熱值的燃料運(yùn)行。
[0028]-在第一階段期間，燃燒單元利用具有高于給定閾值的生物質(zhì)含量的燃料運(yùn)行，在第二階段期間，燃燒單元利用具有低于給定閾值的生物質(zhì)含量的燃料運(yùn)行。
[0029]-空氣分離單元接收待蒸餾的經(jīng)壓縮的、冷卻的、凈化了的進(jìn)料流，并且在第一階段期間，空氣分離單元利用低于給定閾值的進(jìn)料流運(yùn)行，并且在第二階段期間，空氣分離單元利用高于給定閾值的進(jìn)料流運(yùn)行。
[0030]-燃料的第二流大于燃料的第三流。
[0031]-空氣的第一流和富氧氣體的第二流具有的純度和流速使得通過混合空氣的第一流和富氧氣體的第二流而形成的氣體中氧氣純度折干計(jì)算為21摩爾％至40摩爾％。
[0032]-在第一和第二階段期間富氧氣體第一流的流速至少是在第一階段期間的富氧氣體第二流的流速的兩倍。
[0033]-第一含二氧化碳?xì)怏w折干計(jì)算包含至少70%的二氧化碳，第二含二氧化碳?xì)怏w折干計(jì)算包含至多30%的二氧化碳。
[0034]-氣體分離單元在第二階段期間產(chǎn)生并儲(chǔ)存富氧液體，并且其中在第二階段儲(chǔ)存的所述的富氧液體的至少部分在第一階段期間被蒸發(fā)以產(chǎn)生富氧氣體第二流的至少一部分。
[0035]-沒有空氣供給至第一單元。
[0036]下面描述其中該至第二單元的富氧氣體的中斷供應(yīng)可能有益的多個(gè)例子。
【附圖說明】
[0037]參照附圖本發(fā)明將更加細(xì)節(jié)地被描述，附圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的操作。
[0038]圖1示出本發(fā)明的方法的操作。
【具體實(shí)施方式】
[0039]可以為低溫蒸餾單元的空氣分離單元ASU接收經(jīng)冷卻、壓縮、凈化的空氣I作為進(jìn)給氣體?？諝饨又环蛛x形成氮?dú)?和包含有至少75摩爾％氧，優(yōu)選為80摩爾％氧的富氧氣體5。輸送富氧氣體的管道裝置被設(shè)計(jì)成使得可以將富氧氣體5分成第一富氧氣體流7和第二富氧氣體流9，這種分流裝置示意性地顯示為閥VI，TZ0
[0040]在第一階段，閥Vl和V2打開，富氧氣體分為兩股流。第一流7可以具有至少兩倍于第二流9的流速。第一流7被送入至第一單元Cl，作為唯一的氧化劑。在煙道氣體中再循環(huán)的氧氣不視為氧化劑。第一單元Cl也供給有燃料F1，燃料Fl可以是煤炭或天然氣。
[0041]第一單元可以為發(fā)電的單元。第一單元可以使整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)單元、氣化單元或富氧燃燒單元。
[0042]第一單元產(chǎn)生用于發(fā)電的熱量。第一單元也產(chǎn)生第一含二氧化碳?xì)怏w一一通常知悉為煙道氣體11。此煙道氣體被一分為二，部分氣體15被送回第一單元Cl，其中第一單元為富氧燃燒單元。煙道氣體的剩余部分13，如果有的話，可以或者排放至大氣中、或者被處理以去除雜質(zhì)尤其是二氧化碳，或者在另一工藝中使用。
[0043]可能的是再循環(huán)氣體15可以由煙道氣體通過某種方式的處理(例如去除雜質(zhì)、灰塵等等)而得到。
[0044]在第一階段期間，富氧氣體的第二流9被送至在某些情形下也供給有空氣21的第二單元C2。富氧氣體可以直接輸送至第二單元C2 (在主鍋爐和/或次級鍋爐和/或燃燒器處)或可以如虛線所示(在主鍋爐和/或次級鍋爐和/或燃燒器處)在單元C2上游與空氣21混合。單元C2為燃燒單元且供給有燃料F2，燃料F2可以是…
[0045]氧氣和空氣純度和流速選擇成使得如果流9和21已混合，折干計(jì)算，得到的氣體將包含21摩爾％至40摩爾％，優(yōu)選為21摩爾％至35摩爾％，更優(yōu)選地為21摩爾％至27摩爾％的氧。因此，應(yīng)理解的是:富氧氣體的第二流9的流速顯著低于第一空氣流21的流速(例如低于第一空氣流21的35%，優(yōu)選為低于第一空氣流21的24%，優(yōu)選為低于第一空氣流21的10% )。
[0046]在第二階段期間，第一單元Cl如在第一階段中利用構(gòu)成唯一氧化劑的富氧氣體和至少部分煙道氣體的再循環(huán)來運(yùn)行。
[0047]但是在第二階段期間，沒