向至少两个富氧气体消耗单元提供富氧气体和燃料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于向至少两个富氧气体消耗单元提供富氧气体和燃料的方法。
【背景技术】
[0002]本文中的富氧气体指的是通过分离空气所制得的包含至少75摩尔％氧，优选包含至少80摩尔％氧的气体。剩余气体主要为氮。空气的分离优选通过低温蒸馏进行。
[0003]从欧洲专利EP-A-1992876中已知向锅炉中选择性地供给空气或富氧气体。所述的锅炉供给有可以为生物燃料或者例如煤炭或天然气的石化燃料的燃料。所述的锅炉可以为例如粉碎燃料(对于煤炭为煤粉PC)或流化床或者旋流类型。
[0004]在供给有富氧气体的锅炉中燃烧的优点包括:
[0005]-改善的燃烧，尤其当燃料具有降低的发热量时，
[0006]-由烟道气体中减少的热损失所导致的锅炉改善的热效率，
[0007]-更高的火焰温度，允许交换面产生更多蒸汽，
[0008]-减少的NOx排放(如US-A-6568185所描述)，
[0009]-改善的锅炉生产量。
[0010]但是由于富氧气体的成本，富氧气体通常不被输送至锅炉。
[0011]然而，被熟知的是向消耗大量富氧气体的单元中输送富氧气体，所述的单元例如被集成到用于发电的单元。例如，富氧燃烧锅炉通常供给有富氧气体和燃料。燃烧用于产生热量，所述的热量进而产生待用于蒸汽涡轮中发电的蒸汽。这种类型的单元产生含二氧化碳的废气，所述的废气可至少部分一一可能地在处理之后一一再循环至所述单元中。第一单元也可以例如为整体煤气化联合循环(IGCC)单元或者是诸如煤炭气化单元的气化单
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[0012]由于为了向所述的第一单元提供富氧气体空气，分离单元是必须的，在很多情况下，可能有趣的是，在第二单元中至少时不时使用部分富氧气体，第二单元为其中使用的氧化剂通常为并未富集氧的空气的燃烧单元。相应的优点甚至可以证明空气分离单元尺寸应增加。
【发明内容】
[0013]根据本发明，其提供了用于向至少均为富氧气体消耗单元的第一和第二单元提供富氧气体和燃料的方法，其包括:
[0014]i)在空气分离单元中分离空气以产生富氧气体。
[0015]ii)在第一和第二时段期间，将来自空气分离单元的富氧气体的第一流输送至第一富氧气体消耗单元，将燃料第一流输送至第一单元，从第一单元中去除第一含二氧化碳气体，第一单元与用于发电的系统结合并可选地将至少部分第一含二氧化碳气体或者由其获得的气体输送回到第一单元。
[0016]iii)在第一时段期间，将来自空气分离单元的富氧气体的第二流输送至第二富氧气体消耗单元，所述的第二单元为燃烧单元，至少燃料的第二流和空气的第一流在第一阶段被供给至燃烧单元，从第二单元中去除第二含二氧化碳气体，而不将任何第二含二氧化碳气体或由其得到的任何气体输送回至第二单元。
[0017]iv)在第二时段期间，将至少空气第二流和燃料第三流输送用于第二阶段的燃烧，从第二单元中去除第三含二氧化碳气体而不将任何第三含二氧化碳气体输送回第二单元，其特征在于:在第二时段期间，无富氧气体被从空气分离输送至第二单元或者至少比第二流少50%的富氧气体第三流被从空气分离输送至第二单元。
[0018]根据其他可替换特征，所述方法可以包括如下步骤或特征:
[0019]-空气的第一流在第一阶段供给至第二单元并且空气的第二流在第二阶段供给至第二单元，空气的第一流比空气的第二流至少少50%。
[0020]-第一单元为富氧燃烧单元，将至少部分第一含二氧化碳气体或者由其得到的气体输送回至第一单元。
[0021]-第一单元为IGCC单元，不将至少部分第一含二氧化碳气体或者由其得到的气体输送回至第一单元。
[0022]-第一单元为气化单元，不将至少部分第一含二氧化碳气体或者由其得到的气体输送回至第一单元。
[0023]-所述的第一流大于第二流，优选为第二流的至少三倍。
[0024]-在第一阶段期间，富氧气体的第二流与供给至燃烧单元的空气混合或在没有与供给至燃烧单元的空气混合的情况下直接输送至第二单元。
[0025]-第一阶段对应于当空气至第二单元的输送部分中断时的阶段。
[0026]-在第一阶段期间，平均电价高于给定的阈值，在第二阶段期间，平均电价低于给定的阈值。
[0027]-在第一阶段期间，燃烧单元利用具有低于给定阈值的低热值(下限热值)的燃料运行，在第二阶段期间，燃烧单元利用具有高于给定阈值的低热值的燃料运行。
[0028]-在第一阶段期间，燃烧单元利用具有高于给定阈值的生物质含量的燃料运行，在第二阶段期间，燃烧单元利用具有低于给定阈值的生物质含量的燃料运行。
[0029]-空气分离单元接收待蒸馏的经压缩的、冷却的、净化了的进料流，并且在第一阶段期间，空气分离单元利用低于给定阈值的进料流运行，并且在第二阶段期间，空气分离单元利用高于给定阈值的进料流运行。
[0030]-燃料的第二流大于燃料的第三流。
[0031]-空气的第一流和富氧气体的第二流具有的纯度和流速使得通过混合空气的第一流和富氧气体的第二流而形成的气体中氧气纯度折干计算为21摩尔％至40摩尔％。
[0032]-在第一和第二阶段期间富氧气体第一流的流速至少是在第一阶段期间的富氧气体第二流的流速的两倍。
[0033]-第一含二氧化碳气体折干计算包含至少70%的二氧化碳，第二含二氧化碳气体折干计算包含至多30%的二氧化碳。
[0034]-气体分离单元在第二阶段期间产生并储存富氧液体，并且其中在第二阶段储存的所述的富氧液体的至少部分在第一阶段期间被蒸发以产生富氧气体第二流的至少一部分。
[0035]-没有空气供给至第一单元。
[0036]下面描述其中该至第二单元的富氧气体的中断供应可能有益的多个例子。
【附图说明】
[0037]参照附图本发明将更加细节地被描述，附图显示了根据本发明的方法的操作。
[0038]图1示出本发明的方法的操作。
【具体实施方式】
[0039]可以为低温蒸馏单元的空气分离单元ASU接收经冷却、压缩、净化的空气I作为进给气体。空气接着被分离形成氮气3和包含有至少75摩尔％氧，优选为80摩尔％氧的富氧气体5。输送富氧气体的管道装置被设计成使得可以将富氧气体5分成第一富氧气体流7和第二富氧气体流9，这种分流装置示意性地显示为阀VI，TZ0
[0040]在第一阶段，阀Vl和V2打开，富氧气体分为两股流。第一流7可以具有至少两倍于第二流9的流速。第一流7被送入至第一单元Cl，作为唯一的氧化剂。在烟道气体中再循环的氧气不视为氧化剂。第一单元Cl也供给有燃料F1，燃料Fl可以是煤炭或天然气。
[0041]第一单元可以为发电的单元。第一单元可以使整体煤气化联合循环(IGCC)单元、气化单元或富氧燃烧单元。
[0042]第一单元产生用于发电的热量。第一单元也产生第一含二氧化碳气体一一通常知悉为烟道气体11。此烟道气体被一分为二，部分气体15被送回第一单元Cl，其中第一单元为富氧燃烧单元。烟道气体的剩余部分13，如果有的话，可以或者排放至大气中、或者被处理以去除杂质尤其是二氧化碳，或者在另一工艺中使用。
[0043]可能的是再循环气体15可以由烟道气体通过某种方式的处理(例如去除杂质、灰尘等等)而得到。
[0044]在第一阶段期间，富氧气体的第二流9被送至在某些情形下也供给有空气21的第二单元C2。富氧气体可以直接输送至第二单元C2 (在主锅炉和/或次级锅炉和/或燃烧器处)或可以如虚线所示(在主锅炉和/或次级锅炉和/或燃烧器处)在单元C2上游与空气21混合。单元C2为燃烧单元且供给有燃料F2，燃料F2可以是…
[0045]氧气和空气纯度和流速选择成使得如果流9和21已混合，折干计算，得到的气体将包含21摩尔％至40摩尔％，优选为21摩尔％至35摩尔％，更优选地为21摩尔％至27摩尔％的氧。因此，应理解的是:富氧气体的第二流9的流速显著低于第一空气流21的流速(例如低于第一空气流21的35%，优选为低于第一空气流21的24%，优选为低于第一空气流21的10% )。
[0046]在第二阶段期间，第一单元Cl如在第一阶段中利用构成唯一氧化剂的富氧气体和至少部分烟道气体的再循环来运行。
[0047]但是在第二阶段期间，没