NL8502863A - METHOD FOR GENERATING AND RECOVERING PROCESS HEAT AND APPARATUS FOR USING THIS METHOD - Google Patents

METHOD FOR GENERATING AND RECOVERING PROCESS HEAT AND APPARATUS FOR USING THIS METHOD Download PDF

Info

Publication number
NL8502863A
NL8502863A NL8502863A NL8502863A NL8502863A NL 8502863 A NL8502863 A NL 8502863A NL 8502863 A NL8502863 A NL 8502863A NL 8502863 A NL8502863 A NL 8502863A NL 8502863 A NL8502863 A NL 8502863A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
heat
sodium
gas
installation
gasification
Prior art date
Application number
NL8502863A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Klaus Knizia Prof Dr Ing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Klaus Knizia Prof Dr Ing filed Critical Klaus Knizia Prof Dr Ing
Publication of NL8502863A publication Critical patent/NL8502863A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/40Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by indirect contact with preheated fluid other than hot combustion gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013Controlling the temperature of the process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G47/00Compounds of rhenium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/06Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being molten; Use of molten metal, e.g. zinc, as heat transfer medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B33/00Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
    • F22B33/18Combinations of steam boilers with other apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00103Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00159Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Description

I * ;......... * i VO 7428I *; ......... * i VO 7428

Werkwijze voor het opwekken en terugwinnen van proceswarmte en inrichting voor het toepassen van deze werkwijze.Method for generating and recovering process heat and device for applying this method.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het opwekken en terugwinnen van proceswarmte door middel van warmte-uitwisselaars en inrichting voor het toepassen van deze werkwijze.The invention relates to a method for generating and recovering process heat by means of heat exchangers and an apparatus for applying this method.

Voor een reeks bedrijfs-technische problemen, zoals ook het ver-5 gassen van steenkool met lucht of zuurstof onder toevoer van waterdamp, de gasomzetting, bijvoorbeeld de splitsing van methaan in een mengsel van koolmonoxyde en waterstof, evenals het splitsen van water door ther-mochemische methoden of de elektrolyse bij hoge temperatuur, is het nodig de toe te voeren materialen, zoals lucht, zuurstof of andere gassen en 10 waterdamp op hoge temperaturen voor te verwarmen.For a range of operational technical problems, such as the gasification of coal with air or oxygen while supplying water vapor, the gas conversion, for example the splitting of methane in a mixture of carbon monoxide and hydrogen, as well as the splitting of water by Mochemical methods or high temperature electrolysis, it is necessary to preheat the materials to be supplied, such as air, oxygen or other gases and water vapor, at high temperatures.

Zo betreft het bijvoorbeeld bij het vergassen van steenkool langs oxydatieve weg een endotherm proces met onderstoechiometrische verbranding. Deze oxydatieve vergassing kan daarbij met lucht op zuurstof onder toevoer van waterdamp plaatsvinden. De bij het vergassen vereiste hoge 15 temperaturen kunnen of alleen door een gedeeltelijke verbranding van de . steenkool of echter door een gedeeltelijke verbranding van de steenkool en een voorverwarming van de voor het vergassen vereiste lucht respectievelijk' de zuurstof en de extra toe te voeren waterdamp worden verkregen. Een hoge voorverwarmingstemperatuur voor de lucht respectievelijk 20 de zuurstof en voor de waterstof begunstigen het kinetische karakter van de reactie.For example, the oxidation of gasification of coal involves an endothermic process with sub-stoichiometric combustion. This oxidative gasification can take place with air on oxygen with the supply of water vapor. The high temperatures required for gasification may or may only be due to partial combustion of the. coal or, however, by partial combustion of the coal and preheating of the air required for the gasification, respectively the oxygen and the additional water vapor to be supplied. A high preheating temperature for the air, the oxygen and for the hydrogen, respectively, favor the kinetic character of the reaction.

Een dergelijke hoge voorverwarmingstemperatuur van lucht, zuurstof, andere gassen en waterdamp kan worden verkregen, wanneer een deel van het bij het vergassen van de steenkool gevormde gas wordt verbrand 25 om lucht-, zuurstof- of gasvoorverwarmers en stoomoververhitters te verwarmen. Dit deel van het gevormde gas gaat natuurlijk verloren voor andere processen, zodat de vergassingsinstallatie niet slechts voor een bepaalde hoeveelheid produktgas, doch bovendien ook voor het vormen van het voor de voorverwarming vereiste verbrandingsgas moet zijn gedimen-30 sioneerd.Such a high preheating temperature of air, oxygen, other gases, and water vapor can be obtained when some of the gas generated during the coal gasification is burned to heat air, oxygen or gas preheaters and steam superheaters. This part of the gas formed is of course lost for other processes, so that the gasification installation must be dimensioned not only for a certain amount of product gas, but also for the formation of the combustion gas required for preheating.

Tussen de vergassingsinstallatie en de voorverwarmingsinstallatie zijn bovendien leidingen voor de voorgewarmde lucht resp. de voorgewarmde ' “ - ? s R 1In addition, between the gasification system and the preheating system, pipes for the preheated air or. the preheated "" -? s R 1

_ Jb J ^ JJb J ^ J

s -2- zuurstof en de oververhitte waterdamp nodig. In deze leidingen treden drukverliezen, warmteverliezen en thermische uitzettingen op, welke afhankelijk zijn van de debieten en drukken en een grote hoeveelheid materiaal vereisen. Daarbij komt nog de voor de leidingen vereiste plaats-5 ruimte.s -2- oxygen and the superheated water vapor. In these pipes, pressure losses, heat losses and thermal expansion occur, which depend on the flows and pressures and require a large amount of material. In addition, there is the space required for the pipes.

Iets soortgelijks verkrijgt men bijvoorbeeld bij de gasomzetting van methaan in koolmonoxyde en waterstof, terwijl bij het splitsen van water de vereiste reactie-energie van buitenaf moet worden toegevoerd. Voor alle drie de gevallen geldt, dat de toevoer van warmte op een hoog 10 temperatuurniveau het probleem vergemakkelijkt of zelfs pas mogelijk maakt.Something similar is obtained, for example, in the gas conversion of methane to carbon monoxide and hydrogen, while the required reaction energy must be supplied from the outside when water is split. In all three cases, the application of heat at a high temperature level makes the problem easier or even only possible.

De uitvinding stelt zich derhalve ten doel een werkwijze en een inrichting voor het opwekken en terugwinnen van proceswarmte te verschaffen, waarmede het mogelijk is warmte op een hoog temperatuurniveau met 15 geringe druk- en thermische verliezen evenals zonder speciale apparaten te transporteren, waarbij het rendement bij het opwekken en terugwinnen van de proceswarmte en van het betreffende proces zelf zo hoog mogelijk dient te liggen.The object of the invention is therefore to provide a method and an apparatus for the generation and recovery of process heat, with which it is possible to transport heat at a high temperature level with low pressure and thermal losses, as well as without special equipment, the efficiency being the generation and recovery of the process heat and of the relevant process itself must be as high as possible.

. Dit probleem wordt bij een werkwijze van het bovenbeschreven 20 type opgelost door het gebruik van een bij een geringe druk tot hoge temperaturen vloeibare warmtedrager, bij voorkeur natrium, welke een grote warmtecapaciteit en een grote warmtegeleiding bezit. Het natrium. kan in een gesloten circuit warmte met hoge temperatuur vanuit een bron opnemen en bij geringe druk grote hoeveelheden warmte in leidingen met 25 een kleine dwarsdoorsnede transporteren en deze in warmte-uitwisselaars afgeven aan de toe te voeren stoffen. Aangezien natrium bij ongeveer 100°C vloeibaar wordt en bij de omgevingsdruk pas bij ongeveer 890°C kookt, kan het natrium warmte binnen dit temperatuurgebied in een af-gezien van wrijvingsverliezen drukloos circuit overdragen zonder dat een 30 faseverandering plaatsvindt. Bovendien neemt de verzadigingstemperatuur van het natrium bij toenemende druk steil toe, zodat het natrium ook warmte met hoge temperaturen bij relatief lage druk in vloeibare toestand kan overdragen (b.v. 1000°C bij ongeveer 2,7 bar). Geringe gelei-dingsdwarsdoorsneden en geringe drukken maken bij het gebruik van natrium 35 de thermische uitzettings-, isolatie- en materiaalproblemen bij trans-portafstanden, zoals deze bij de betreffende methoden in de industie op- 0 2 8 S 3 -3- treden, voor de warmte bij een hoog temperatuurniveau oplosbaar.. This problem is solved in a method of the type described above by the use of a heat carrier liquid at low pressure to high temperatures, preferably sodium, which has a high heat capacity and a high heat conduction. The sodium. can absorb heat at a high temperature from a source in a closed circuit and transport large quantities of heat in pipes with a small cross-section at low pressure and deliver them in heat exchangers to the substances to be supplied. Since sodium liquefies at about 100 ° C and boils at ambient pressure only at about 890 ° C, the sodium can transfer heat within this temperature range in a pressure-free circuit without any friction losses without a phase change taking place. In addition, the saturation temperature of the sodium increases steeply with increasing pressure, so that the sodium can also transfer heat at high temperatures at relatively low pressure in the liquid state (e.g., 1000 ° C at about 2.7 bar). Low conductor cross sections and low pressures, when using sodium 35, create the thermal expansion, insulation and material problems at transport distances, such as those encountered in the respective methods in the industry, for the heat is soluble at a high temperature level.

Bij voorkeur geschiedt het verwarmen van lucht-/ zuurstof- of andere gasvoorverwarmers en een stoomoververhitter door een warmtebron, zoals de rookgasstroom van een stookinstallatie of de heliumgasstroom 5 van een reactor bij hoge temperatuur. Wanneer de rookgasstroom van een stookinstallatie als warmtebron wordt gekozen, dan verkrijgt men het voordeel, dat boven de daaruit met behulp van het natriumcircuit in de steenkoolvergassings-, gasomzet- en watersplitsingsinstallaties toegevoerde warmte willekeurige brandstoffen - ook met lage kwaliteit - kun-10 nen worden toegepast. Wanneer de warmte wordt onttrokken aan de heliumgasstroom van een reactor bij hoge temperatuur, dan wordt nucleaire warmte in de methode gebruikt.Preferably, the heating of air / oxygen or other gas preheaters and a steam superheater is effected by a heat source, such as the flue gas stream from a combustion plant or the helium gas stream 5 from a reactor at a high temperature. When the flue gas flow of a combustion plant is chosen as the heat source, the advantage is obtained that, above the heat supplied by means of the sodium circuit in the coal gasification, gas conversion and water splitting plants, arbitrary fuels - also of low quality - can be produced. applied. When the heat is extracted from the helium gas stream of a reactor at a high temperature, nuclear heat is used in the method.

Wanneer het vergassen plaatsvindt met lucht dan bereikt het gevormde produktgas met de hoge voorverwarmingstemperatuur van de lucht 15 en de overeenkomstige oververhitting van de waterdamp een hogere ver-warmingswaarde aangezien de hoeveelheid warmte voor het voorverwarmen van de lucht en voor het oververhitten van de waterdamp niet door de onderstoechiometrische verbranding in de vergassingsinstallatie wordt vrijgemaakt en dientengevolge het tot dit deel van de verbrandingslucht 20 behorende stikstofaandeel niet wordt gebruikt bij het vergassingsproces. Een overdracht van de warmte direkt vanuit de rookgassen respectievelijk vanuit het helium naar de gassen en de waterdamp bij de gasopwek- en gas-omzetinstallaties kan niet direkt plaatsvinden aangezien de grote volume-stromen door grote warm wordende en drukvoerende kanaalsysternen moeten 25 worden gevoerd, waarvan de thermische uitzettings-, isolatie- en vast-heidsproblemen niet zouden kunnen worden opgelost en voor het aanbrengen waarvan niet voldoende plaats ter beschikking zou staan.When the gasification takes place with air, the product gas formed with the high preheating temperature of the air and the corresponding superheating of the water vapor reaches a higher heating value since the amount of heat for preheating the air and for superheating the water vapor is not the under-stoichiometric combustion in the gasification plant is released and, consequently, the nitrogen fraction belonging to this part of the combustion air 20 is not used in the gasification process. A transfer of the heat directly from the flue gases or from the helium to the gases and the water vapor at the gas-generating and gas-converting installations cannot take place immediately since the large volume flows have to be passed through large heating and pressure-carrying duct systems, of which 25 the thermal expansion, insulation and stability problems could not be solved and for which there would be insufficient space available.

Aangezien bij het steenkoolvergassen, de gasomzetting en de watersplitsing hoge temperaturen in de produktgassen optreden kan de 30 daari n aanwezige voelbare warmte bovendien door produktgas-natrium-warmte-uitwisselaars in aansluiting op de steenkoolvergassings-, gasomzet- en watersplitsingsinstallaties evenals met door het verhitten natrium-gevoede procesluchtvoorverwarmers en procesdampgeneratoren resp.Since high temperatures occur in the product gases during coal gasification, gas conversion and water splitting, the sensible heat present therein can moreover be effected by product gas-sodium heat exchangers in connection with the coal gasification, gas conversion and water splitting plants as well as by heating sodium -fed process air preheaters and process vapor generators resp.

c -oververhitters en door dergelijke gasvoorverwarmers worden gebruikt.c superheaters and are used by such gas preheaters.

35 Het is ook denkbaar, dat bij met elkaar gekoppelde processen,' bijvoorbeeld de steenkoolvergassing met zuurstof en waterdamp en de a - - t Λ35 It is also conceivable that in interconnected processes, 'for example the coal gasification with oxygen and water vapor and the a - - t Λ

c . ‘ ► « V'* JSc. "►« V "* JS

* „.a W v V* „.A W v V

-4- O ï: watersplitsing, via het natriumcircuit ook proceswarmte tussen deze processen wordt uitgewisseld.-4- O ï: water splitting, process heat is also exchanged between these processes via the sodium circuit.

Bij een inrichting voor het toepassen van de werkwijze wordt een rookgassen-natrium-warmteuitwisselaar in de stookruimte van een damp-5 generator of in de heliumgasstroom van een reactor met hoge temperatuur opgesteld en wordt aan een procesluchtvoorverwarmer en/of procesdampover-verhitter en/of andere gasverhitters het verhitte natrium toegevoerd.In an apparatus for applying the method, a flue gas sodium heat exchanger is arranged in the boiler room of a vapor generator or in the helium gas stream of a high temperature reactor and is charged to a process air preheater and / or process vapor superheater and / or other gas heaters supplied the heated sodium.

In de stookruimte van een stoomgenerator staat een voldoende hoeveelheid warmte op een hoog temperatuurniveau voor het voorverwarmen 10 van de lucht resp. de zuurstof en het oververhitten van de procesdamp ter beschikking aangezien hier temperaturen ver boven de 1000°C optreden. De rookgassen-natrium-warmteuitwisselaar kan in de stookruimte van de stoomgenerator in een voor de warmte-uitwisselaar gunstig punt zijn opgesteld, terwijl sterk belaste delen van de stookruimte van de stoom-15 generator evenals door water worden gekoeld en derhalve een aanmerkelijk lagere wandtemperatuur bezitten.In the boiler room of a steam generator there is a sufficient amount of heat at a high temperature level for preheating the air or air. the oxygen and the superheating of the process vapor are available as temperatures far above 1000 ° C occur here. The flue gas sodium heat exchanger can be arranged in the boiler room of the steam generator at a point favorable for the heat exchanger, while heavily loaded parts of the boiler room of the steam generator are cooled as well as by water and therefore have a considerably lower wall temperature .

Het voordeel is verder, dat aan de bij het stoken van de stoomgenerator gebruikte brandstoffen geen speciale kwaliteitseisen behoeven te worden gesteld, zodat via het natriumcircuit ook warmte bij de steen-20 koolvergassing kan worden gebruikt, welke afkomstig is uit een brandstof, die mogelijkerwijs voor een steenkoolvergassing niet of slechts weinig geschikt is.The advantage is furthermore that the fuels used for firing the steam generator do not have to be subject to any special quality requirements, so that heat can also be used via the sodium circuit in the coal-gas gasification, which comes from a fuel that may be used for a coal gasification is not or only slightly suitable.

Daarbij komen nog de grote warmtecapaciteit van het natrium en de geringe stroomweerstand daarvan in vloeibare toestand, welke natrium 25 voor een warmte-overdracht bij hoog temperatuurniveau over grote afstanden bijzonder geschikt maken, zoals deze tussen een stoomgenerator en een steenkolen-ont- resp. -vergassingsinstallatie optreden. Een dergelijke warmte-overdracht door middel van grote gasstromen, is in verband met de ten gevolge van de thermische uitzetting en isolatie optredende 30 moeilijkheden, in verband met het drukverlies in de gasstromen en in verband met het materiaalgebruik voor de kanalen resp. leidingen niet geschikt.Added to this are the large heat capacity of the sodium and the low flow resistance thereof in the liquid state, which make sodium particularly suitable for a heat transfer at a high temperature level over large distances, such as those between a steam generator and a coal de-coaler. gasification installation occur. Such heat transfer by means of large gas flows is related to the difficulties arising from the thermal expansion and insulation, to the pressure loss in the gas flows and to the use of materials for the ducts or the ducts. pipes not suitable.

De grote warmtegeleiding van het natrium daarentegen en het druk-loos of bij een geringe druk bedreven warmte-overdrachtcircuit daarvan 35 maken de constructie van warmte-uitwisselaars mogelijk, welke slechts geringe drukverliezen in de te verwarmen lucht-, stoom- of gasstromen ^ ‘,U ö ö ü s Λ -5- bewerkstelligen.The high thermal conductivity of the sodium, on the other hand, and its pressure-free or low-pressure heat transfer circuit thereof, enable the construction of heat exchangers which have only small pressure losses in the air, steam or gas flows to be heated. U ö ö ü s Λ -5-.

Aangezien bij het vergassen van steenkolen in een gasomzetinstal-latie en/of een watersplitsingsinstallatie hoge temperaturen optreden, kan de in het produktgas aanwezige, voelbare warmte volgens de uitvin-5 ding door een produktgas-natrium-warmteuitwisselaar in aansluiting op de steenkolenvergassingsinstallatie en/of de gasomzetinstallatie en/of de watersplitsingsinstallatie en een met het verhitte natrium gevoede processtoomgenerator en/of procesluchtvoorverwarmer worden gebruikt.Since coal gasification in a gas conversion plant and / or a water splitting plant occurs at high temperatures, the sensible heat present in the product gas can, according to the invention, be passed through a product gas-sodium heat exchanger in connection with the coal gasification plant and / or the gas conversion installation and / or the water splitting installation and a process steam generator and / or process air preheater fed with the heated sodium.

De uitvinding zal hierna onder verwijzing naar een in de teke-10 ning in de vorm van een blokschema afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing in the form of a block diagram.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld betreft het een met een stoom-centrale gekoppelde steenkolenvergassingsinstallatie. In een maalinstal-latie 1 wordt poederkool gevormd, welke wordt toegevoerd aan een ver-15 gassingsreactor 2. Uit de vergassingsreactor 2 wordt het produktgas via een produktgasleiding 3 afgevoerd. De voor het vergassen vereiste lucht wordt door middel van een verdichter 4 in een procesluchtleiding 5 geperst en stroomt in de vergassingsreactor 2. In procesleiding 5 bevindt zich een procesluchtvoorverwarmer 6, waaraan door een natriumcircuit 7, 20 dat van een natriumcirculatiepomp 8 is voorzien, warmte wordt toegevoerd.The exemplary embodiment concerns a coal gasification installation coupled to a steam power plant. In a milling plant 1, pulverized coal is formed, which is fed to a gasification reactor 2. From the gasification reactor 2, the product gas is discharged via a product gas line 3. The air required for the gasification is forced into a process air line 5 by means of a densifier 4 and flows into the gasification reactor 2. In process line 5 there is a process air preheater 6, to which heat is supplied by a sodium circuit 7, 20 provided with a sodium circulation pump 8. is supplied.

De voor het vergassen vereiste waterdamp wordt opgewekt in een processtoomgenerator 22, waaraan via een pomp 23 en een leiding 24 voedings-water wordt toegevoerd. Wanneer de processtoomgenerator 22 met stoom wordt gevoed, dan werkt de inrichting als een processtoomoververhitter.The water vapor required for the gasification is generated in a process steam generator 22, to which feed water is supplied via a pump 23 and a line 24. When the process steam generator 22 is supplied with steam, the device acts as a process steam superheater.

25 Het natrium neemt de warmte in een natriumverhitter 9 uit de rookgassen van de stookinrichting 10 van een stoomgenerator 11 op.The sodium absorbs the heat in a sodium heater 9 from the flue gases of the firing device 10 of a steam generator 11.

De in een verdamper 13 van de stoomgenerator gevormde stoom wordt eerst door een oververhitter 14 gevoerd en bereikt dan een stoomturbine 16 met een hoge-drukdeel en een lage-drukdeel. De stoomturbine 30 16 drijft een generator 12 aan. Tussen het hoge-drukdeel en het lage- ''' - drukdeel van de stoomturbine 13 bevindt zich een tussenoververhitter 15.The steam formed in an evaporator 13 of the steam generator is first passed through a superheater 14 and then reaches a steam turbine 16 with a high-pressure part and a low-pressure part. The steam turbine 30 16 drives a generator 12. An intermediate superheater 15 is located between the high-pressure part and the low-pressure part of the steam turbine 13.

Op de stoomturbine 16 bevinden zich aftakkingen 15, welke voor het voorverwarmen van het voedingswater in een voedingswatervoorverwarmer 19 dienen. De uit de stoomturbine 13 tredende stoom wordt in een condensor 35 17 gecondenseerd, door middel van een condensaatpomp 18 in de voedings- watervoorverwarming 19 geperst en door middel van een voedingswaterpomp 20 naar de stoomgenerator 11 geleid.On the steam turbine 16 there are taps 15, which serve for preheating the feed water in a feed water preheater 19. The steam emerging from the steam turbine 13 is condensed in a condenser 35, pressed by means of a condensate pump 18 into the feed water preheater 19 and fed to the steam generator 11 by means of a feed water pump 20.

' 0 ; S 3 3'0; S 3 3

1 Γ' V1 V 'V

* -6-* -6-

Het natriumcircuit 7 neemt echter ook de in het produktgas aanwezige warmte in een warmte-uitwisselaar 21 op om deze warmte tezamen met de warmte uit de natriumverhitter 9 in de luchtvoorverwarmer 6 en de processtoomgenerator 22 weer af te geven- In het blokschema zijn de 5 natriumverhitter 9 in de stoomgenerator 11 en de warmte-uitwisselaar 21 waaraan natrium wordt toegevoerd, in de produktgasstroom parallel verbonden, evenals de luchtvoorverwarmer 6 en de processtoomgenerator 22.However, the sodium circuit 7 also absorbs the heat contained in the product gas in a heat exchanger 21 to return this heat together with the heat from the sodium heater 9 in the air pre-heater 6 and the process steam generator 22. In the block diagram, the sodium heater 9 in the steam generator 11 and the heat exchanger 21 to which sodium is supplied are connected in parallel in the product gas stream, as is the air preheater 6 and the process steam generator 22.

Afhankelijk van de optredende hoeveelheden warmte en temperaturen 10 kunnen serieschakelingen bij deze warmte-uitwisselaars worden gebruikt.Depending on the occurring amounts of heat and temperatures, series circuits can be used with these heat exchangers.

In plaats van de warmtebron, welke in de stookinstallatie 12 door het verbranden van steenkolen wordt gevoed, kan ook een reactor met hoge temperatuur treden, waarin de warmte door kernreacties wordt vrijgegeven en via een heliumcircuit naar de natriumverhitter 9 wordt 15 overgedragen.Instead of the heat source, which is fed in the combustion plant 12 by burning coal, a high-temperature reactor can also be used, in which the heat is released by nuclear reactions and is transferred via a helium circuit to the sodium heater 9.

De steenkolenvergassingsinstallatie 2 wordt bij een vergassing met zuurstof in plaats van met lucht via de compressor 4 en de leiding 5 gevoed met zuurstof, welke in de voorverwarmer 6 wordt verwarmd.The coal gasification plant 2, in the case of gasification with oxygen instead of air, is fed via the compressor 4 and the line 5 with oxygen, which is heated in the preheater 6.

In plaats van de steenkolenvergassingsinstallatie 2 kan ook een 20 gasomzet- of watersplitsingsinstallatie treden. In dat geval wordt de steenkolentoevoer uit de maalinrichting 1 geëlimineerd. In plaats daarvan worden bij de gassplitsingsinstallatie methaan en bij de watersplitsingsinstallatie stoom of andere chemische stoffen door het natriumcircuit tot hoge temperaturen voorverwarmd.Instead of the coal gasification installation 2, a gas conversion or water splitting installation can also take place. In that case, the coal feed from the grinding device 1 is eliminated. Instead, at the gas splitting plant, methane and at the water splitting plant, steam or other chemicals are preheated to high temperatures by the sodium circuit.

25 Met de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding is het mogelijk warmte op een zeer hoog temperatuurniveau uit in normale stook-installaties verbrande steenkolen of uit de kernsplitsing in reactoren met hoge temperatuur op een economische en technisch uitvoerbare wijze over door de grootte van de installatie bepaalde afstanden in instal-30 laties te transporteren, waarin processen worden uitgevoerd, die endo-therm en bij hoge temperaturen verlopen. Daartoe behoren de steenkolenvergassing, de gasomzetting en de watersplitsing. Met het natriumcircuit volgens de uitvinding kunnen deze methoden op een grote technische schaal worden uitgevoerd.With the method and the device according to the invention it is possible to transfer heat at a very high temperature level from coal burned in normal combustion plants or from the nuclear fission in high-temperature reactors in an economically and technically feasible manner due to the size of the installation to transport certain distances in installations, in which processes are carried out, which run endo-therm and at high temperatures. This includes coal gasification, gas conversion and water splitting. With the sodium circuit according to the invention, these methods can be carried out on a large technical scale.

' ' ·. _··> «x ·.’ .. .> 'J 3. _ ··> «x ·." ...> "J 3

Claims (9)

1- Werkwijze voor het opwekken en terugwinnen van proceswarmte door middel van warmteuitwisselaars, gekenmerkt door een warmte-uitwisselaar met een bij geringe drukken tot hoge temperaturen vloeibare warmtedrager.1- Method for generating and recovering process heat by means of heat exchangers, characterized by a heat exchanger with a heat carrier liquid at low pressures to high temperatures. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt door het gebruik van natrium als warmtedrager.A method according to claim 1, characterized by the use of sodium as a heat carrier. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de proceswarmte uit de rookgassenstroom van een stookinstallatie wordt afgevoerd.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the process heat is removed from the flue gas stream of a combustion plant. 4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de proceswarmte uit de heliumgasstroom van een reactor bij hoge temperatuur wordt afgevoerd.Process according to claim 1 or 2, characterized in that the process heat is removed from the helium gas stream of a reactor at a high temperature. 5. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de proceswarmte uit de produktgasstroom van een steenkolenvergassings- 15 installatie wordt teruggewonnen.5. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the process heat is recovered from the product gas stream of a coal gasification plant. 6. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de produktwarmte uit de produktgasstroom van een gasomzettingsinstallatie wordt teruggewonnen.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the product heat is recovered from the product gas stream of a gas conversion installation. 7. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 20 proceswarmte uit de produktgasstroom van een watersplitsingsinstallatie wordt teruggewonnen.7. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the process heat is recovered from the product gas flow of a water splitting installation. 8. Inrichting voor het toepassen van een werkwijze volgens de conclusies 3 en 4, gekenmerkt door een rookgassen-natrium-warmteuitwisselaar (9) in de stookruimte van een stoomgenerator of in de heliumgasstroom 25 van een reactor met hoge temperatuur, en een procesluchtvoorverwarmer (6) en/of procesdampoververhitter (22) en/of andere gasverhitters waaraan het verhitte natrium wordt toegevoerd.Device for applying a method according to claims 3 and 4, characterized by a flue-gas-sodium heat exchanger (9) in the boiler room of a steam generator or in the helium gas stream 25 of a high-temperature reactor, and a process air preheater (6 ) and / or process vapor superheater (22) and / or other gas heaters to which the heated sodium is supplied. 9. Inrichting voor het toepassen van een werkwijze volgens de conclusies 5, 6 en 7, gekenmerkt door een produktgas-natrium-warmteuitwis- 30 selaar (1) in aansluiting op een steenkolenvergassingsinstallatie (2) en/of een gasomzettingsinstallatie en/of een watersplitsingsinstallatie, en een processtoomgenerator (22) en/of procesluchtvoorverwarmer (6) en/of andere gasverhitters waaraan verhit natrium wordt toegevoerd. , ··>. ** ***? ; s :> 3Device for applying a method according to claims 5, 6 and 7, characterized by a product gas-sodium heat exchanger (1) in connection with a coal gasification installation (2) and / or a gas conversion installation and / or a water splitting installation , and a process steam generator (22) and / or process air preheater (6) and / or other gas heaters to which heated sodium is supplied. , ··>. ** ***? ; s:> 3
NL8502863A 1985-02-02 1985-10-21 METHOD FOR GENERATING AND RECOVERING PROCESS HEAT AND APPARATUS FOR USING THIS METHOD NL8502863A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3503610 1985-02-02
DE19853503610 DE3503610A1 (en) 1985-02-02 1985-02-02 METHOD AND DEVICE FOR GENERATING AND RECOVERING PROCESS HEAT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8502863A true NL8502863A (en) 1986-09-01

Family

ID=6261532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8502863A NL8502863A (en) 1985-02-02 1985-10-21 METHOD FOR GENERATING AND RECOVERING PROCESS HEAT AND APPARATUS FOR USING THIS METHOD

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JPS61184301A (en)
AU (1) AU4928185A (en)
DE (1) DE3503610A1 (en)
FR (1) FR2577034A1 (en)
GB (1) GB2170898A (en)
NL (1) NL8502863A (en)
ZA (1) ZA859762B (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3637872A1 (en) * 1986-11-06 1988-05-19 Kernforschungsz Karlsruhe Device for tapping heat, e.g. in the gas turbine/steam turbine combined cycle
JPH0525773U (en) * 1991-09-12 1993-04-02 日本ケミコン株式会社 Printed circuit board equipment
JP2555552Y2 (en) * 1991-09-12 1997-11-26 日本ケミコン株式会社 Printed circuit board device
DE4443107A1 (en) * 1994-12-03 1996-06-05 Bernhard Lucke System for recovering and using waste heat or residual energy, esp. generated by thermal energy generators
US6143943A (en) * 1998-09-08 2000-11-07 Uop Llc Process using plate exchanger with high thermal density heat transfer fluid and simultaneous reaction
US6118038A (en) * 1998-09-08 2000-09-12 Uop Llc Arrangement and process for indirect heat exchange with high heat capacity fluid and simultaneous reaction
US6086652A (en) * 1998-12-29 2000-07-11 Uop Llc Method and apparatus for initial purification of liquid metal heat exchange fluid
US6425998B1 (en) 2000-02-23 2002-07-30 Uop Llc Process for detecting impurities in liquid metal heat exchange fluid in high hydrogen permeation environment
DE102008043606A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-12 Evonik Degussa Gmbh Energy-efficient plant for the production of carbon black, preferably as an energetic composite with plants for the production of silicon dioxide and / or silicon

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB299436A (en) * 1927-10-26 1929-07-04 Emile Prat Improvements in or relating to apparatus for heating air
BE500266A (en) * 1949-10-29
GB724176A (en) * 1951-11-30 1955-02-16 Parsons & Co Ltd C A Improvements in and relating to combustion turbine plants
GB807288A (en) * 1955-11-21 1959-01-14 Foster Wheeler Ltd Improvements in fluid heating systems
DE1910378A1 (en) * 1968-03-04 1969-11-27 Polska Akademia Nauk Inst Masz High temperature recuperator
US4137965A (en) * 1975-07-21 1979-02-06 John J. Fallon, Jr. Waste heat recovery system
US4030877A (en) * 1975-11-26 1977-06-21 Robinson Philip W Furnace waste gas heat recovery device and method of using same
US4083398A (en) * 1975-12-18 1978-04-11 John F. Fallon, Jr. Waste heat recovery system
GB1562642A (en) * 1977-02-04 1980-03-12 Atomic Energy Authority Uk Apparatus for use in a liquid alkali metal environment
DE2805840C2 (en) * 1977-02-14 1986-01-02 American Hydrotherm Corp., New York, N.Y. Process for waste heat recovery

Also Published As

Publication number Publication date
GB2170898A (en) 1986-08-13
FR2577034A1 (en) 1986-08-08
JPS61184301A (en) 1986-08-18
GB8526053D0 (en) 1985-11-27
DE3503610A1 (en) 1986-08-07
AU4928185A (en) 1986-08-07
ZA859762B (en) 1986-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4479355A (en) Power plant integrating coal-fired steam boiler with air turbine
JP7269761B2 (en) Raw material fluid processing plant and raw material fluid processing method
KR100924797B1 (en) Module-based oxy-fuel boiler
US5327726A (en) Staged furnaces for firing coal pyrolysis gas and char
US5771677A (en) Combined cycle power plant with integrated CFB devolatilizer and CFB boiler
CN102041101B (en) Gasification method with gas waste heat utilization
US6244033B1 (en) Process for generating electric power
NL8502863A (en) METHOD FOR GENERATING AND RECOVERING PROCESS HEAT AND APPARATUS FOR USING THIS METHOD
NL8701573A (en) METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING ELECTRICAL AND / OR MECHANICAL ENERGY FROM AT LEAST A LOW-VALUE FUEL.
NL8600063A (en) METHOD FOR OPERATING A POWER PLANT AND DEVICE FOR USING THIS METHOD
US5133191A (en) High temperature cogeneration and heat recovery process
EP0061262A1 (en) Power generating system
EP0111548A1 (en) Waste heat recovery method and apparatus
JP2007526976A (en) Generator with continuous combustion furnace for the purpose of generating steam
JPS629639B2 (en)
CN219721923U (en) Heat integration system, emissions to liquid plants and plant internal heat integration system
LT5861B (en) Integrated system, composed of a thermal power plant, electric power plant, and modules of pyrolisis - based production line, improvement of this system's modules, and method of usage of such system
US2825314A (en) Means for producing superheated vapor
EP4159831A1 (en) Torrefaction unit and method
DE3817690A1 (en) Combined gas- and steam-turbine power station having coal gasification
Alekseev et al. Oxy-fuel combustion and power generation system
NL1015730C2 (en) Refuse burning installation is provided with steam generator, multi stage turbine, to which electrical generator is coupled, condenser and feed water reservoir
TW202415889A (en) Method for generating steam in combination with a power generation process as well as plant to this end
Pan et al. Thermodynamic analysis of temperature boosting of hot primary air in an ultra‐supercritical lignite‐fired power plant: Scheme comparison and performance enhancement
JPS62190307A (en) Method of recovering heat of reaction

Legal Events

Date Code Title Description
BV The patent application has lapsed