清洁发电的方法技术

本发明专利技术揭示了一种从含碳燃料产生动力，特别是电力的方法，它包括在超大气压下用氧气或一种含氧气体对燃料进行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，并且用另加的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附加的动力，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，从而其中至少一部分一氧化碳转化成二氧化碳和氢。通过使用该方法，能使放出的氧化氮大大降低，这有助于减少酸雨。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。本专利技术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含氧气体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)描述了通过他们的专利技术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(回收)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。在本专利技术中，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的冷却和/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。但本专利技术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。这是本专利技术的一个重要部分。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NOx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。在最佳实施例里，与一氧化碳反应及在反应结束时要保持以给出所要求的转移反应平衡所需要的水或蒸汽是通过将骤冷水加入离开部分氧化反应器的炽热气体中进行蒸发而得到的，这样安排有可以冷却来自部分氧化反应器的炽热气体以便使它们更易控制的附加优点。至于冷却，有可能发生骤冷水的部分或完全蒸发。然而，由于上面给出的理由，最好是部分蒸发。通常，转移反应催化剂需要水来保持其活性。一般说来，进到催化剂的水对乾气体的克分子比在0.3至1.7范围内。比率最好是0.5至1.2。然后让气体起绝热反应。藉助新型的催化剂，流出的气体将非常接近转移反应平衡态。一种转移反应催化剂由混有氧化铬的、并由重量比为1%至15%的另一种金属例如钾、钍、铀、钡或锑的氧化物促进的氧化铁组成。反应在260℃至565℃发生(500°F至1050°F)。在转移反应后发生膨胀。气体最好在该反应后立即膨胀，因为在反应期间释放的热量使气流的温度上升，因而使膨胀更为有效。然而，可以在转移和膨胀步骤之间对气流进行补充加热，例如通过使气体进一步部分氧化或在下游燃气轮机的排出气体对流加热区域由符加热来实现。也可以间接地使用转移反应的热量在膨胀之前加热气体。膨胀后的气体可用来预热输入转移反应器的气体。即使气体在转移反应和膨胀之间冷却，也可获得某种益处(在最佳实施例中，气体是完全不会冷却的)。因此，当转移反应的气体在膨胀前被冷却到204℃(400°F)以上(最好是不低于330℃的温度)时，本专利技术还是可应用的。在产生动力的过程中结合使用转移反应和膨胀具有许多优点。(a)存在的某些氧硫化碳(COS)同时反应而成硫化氢，硫变成了硫化氢就可以容易除去;(b)气体的燃烧温度大大地降低，这带来一非常重要的优点减少了所产生的氮的氧化物(NOx)的量，这将有助于减少酸雨;(c)上面的(b)意味着为了减少NOx的产生而必须加入到燃烧的气流中以降低其温度的水或蒸汽可以大大地减少或甚至可以不加，这又可以提高轮机叶片的寿命;并且(d)放出热最的转移反应能有效地用于在膨胀之前预热气流。电力能籍助使用燃气轮机和/或使用一蒸汽系统来产生。本专利技术工艺过程中蒸汽可在一适当阶段产生，例如可在所使用的任何燃气轮机的排气过程中产生。当气体最终燃烧时，为了进一步减少产生的氮的氧化物(NOx)的量，可使燃料气体处于水的饱和状态。而且，此气体可在饱和前和/或后加热。或者可将它在不饱和状态下加热(或者加水或蒸汽)以便向燃烧器提供炽热的可燃气体。现在作为一个例子，参照图1(为了方便起见，将它分为图1A和1B两部分)和表1来描述本专利技术的一个实施例。在本例中，原料是重原油和水的乳胶，它的含硫量(重量比)为2-3%左右。在实际尺寸的设备中，实际的装置包括两条平行的气体发生线，它向三条平行的燃气轮机线送料，接着将料输送到一对流加热区域。然而，为了简单起见，下面的例子在整个过程中都是基于一条气体发生线来阐述的。在一部分氧化单元内，原料乳胶在70巴的压力下与99.5%的纯氧起反应。所产生的混合气体用过量的水骤冷(即，不是所有的水都蒸发)，降至60巴的压力和244℃的饱和条件。部分氧化单元和骤冷在图1中由标号(10)表示。因而该骤冷步骤是除了气体冷却步骤以外的气体洗涤步骤。骤冷以后产生的气体就是表1中的气流1。气体通过直接利用它的热容量在锅炉(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从含碳燃料产生动力的方法，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，并且用另外附加的氧气或一种含氧气体至少使膨胀气流的大部分完全燃烧而产生附加的动力，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，从而其中至少部分一氧化碳转化成二氧化碳和氢。

【技术特征摘要】
GB 1986-8-29 20919/86;GB 1986-11-27 28429/861.一种用于从含碳燃料产生动力的方法，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，并且用另外附加的氧气或一种含氧气体至少使膨胀气流的大部分完全燃烧而产生附加的动力，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，从而其中至少部分一氧化碳转化成二氧化碳和氢。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于在转移反应步骤之前，气流用水骤冷，用于上述转移反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：特里弗威里斯，
申请(专利权)人：HG加工承包有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]