Способ и устройство для получения электроэнергии и гипса из отработанных газов, содержащих сероводород

Авторы патента:


Способ и устройство для получения электроэнергии и гипса из отработанных газов, содержащих сероводород
Способ и устройство для получения электроэнергии и гипса из отработанных газов, содержащих сероводород

 


Владельцы патента RU 2582159:

КНАУФ ГИПС КГ (DE)

Изобретение относится к способу и устройству для получения электрического тока из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности из отработанных газов газовой и нефтяной промышленности. Техническим результатом является использование энергии отработанных газов, содержащих сероводород. Способ получения электрического тока из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности, отработанных газов газовой и нефтяной промышленности, посредством подачи сероводородсодержащих отработанных газов на устройство для получения электрического тока и сжигания в нем, предпочтительно с подачей воздуха. При этом энергию, выделяющуюся при сжигании, по меньшей мере частично используют для получения электрического тока. Причем перед сжиганием определяют состав сероводородсодержащих отработанных газов и сравнивают с заданным составом или заданным диапазоном состава, и в случае отклонения от заданного состава или заданного диапазона состава определяют дополнительное количество природного газа и/или других веществ, требуемое для корректировки, и смешивают с сероводородсодержащим отработанным газам перед сжиганием. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Описание изобретения

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для получения электрического тока из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности из отработанных газов газовой и нефтяной промышленности.

Такой способ обеспечивает подачу сероводородсодержащих отработанных газов в устройство для получения электрического тока и его сжигание, предпочтительно с подачей воздуха, а выделяющуюся при этом энергию используют по меньшей мере частично для получения электрического тока.

Такое устройство снабжено устройством для получения электрического тока, в котором происходит сжигание подаваемых в него сероводородсодержащих отработанных газов, предпочтительно с подачей воздуха, а выделяющуюся при этом энергию используют по меньшей мере частично для получения электрического тока.

Отработанные газы, в частности отработанные газы газовой и нефтяной промышленности, нередко просто сжигаются в факелах без дальнейшей утилизации, то есть когда отработанный газ выбрасывается из дымовой трубы или трубопровода в окружающую среду, он сжигается без утилизации энергии. В таком случае в окружающую среду выбрасывается соответствующее количество диоксида углерода.

Указанные отработанные газы содержат сероводород, а следовательно, возникают определенные затруднения с точки зрения утилизации энергии, но в целом эти газы являются пригодными для использования.

В патенте DE 19939390 D1 приводится описание способа утилизации тепловой энергии и утилизации газов, образующихся на свалках, содержащих метан в высоких или низких концентрациях. В заявке на патент США 2009/0226353 A1 приводится описание способа обработки кислых газов при ступенчатом сжигании с утилизацией тепловой энергии между ступенями. В патенте DE 2524861 A1 приводится описание способа удаления дурно пахнущих или токсичных веществ. В качестве уровня техники могут быть упомянуты также патент США 5798087, заявка на патент DE 102008037502 A1, заявке на патент US 2010/162678 A1 и заявке на патент США 2010/061906 A1, а также публикация «Andrew M Dunster: Flue gas desulphurisation (FGD) gypsum in plasterboard manufacture, 30 ноября 2007 г.».

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа и устройства, позволяющего использовать энергию отработанных газов, содержащих сероводород.

Указанная задача решена в рамках настоящего способа согласно признакам пункта 1, а также устройства согласно признакам пункта 9. Предпочтительные варианты и реализации описаны в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

Способ согласно изобретению характеризуется тем, что включает определение состава сероводородсодержащих отработанных газов перед сжиганием и сравнение с заданным составом или заданным диапазоном состава. В случае отклонения от заданного состава или заданного диапазона состава, определяют дополнительную фракцию природного газа и/или других веществ, в частности газов, требующих корректировки, и примешивают ее к сероводородсодержащим газам перед сжиганием.

Преимущества изобретения состоят, в частности, в том, что сероводородсодержащие газы больше не улетучиваются бесполезно, и вместо этого их энергия используется для получения электрического тока.

Дополнительное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что можно гарантировать, что состав отработанных газов, подлежащих сжиганию, будет оптимальным, насколько это возможно, для данного способа, в частности, для сжигания отработанных газов, предложенного в данном случае.

Предпочтительно, температура сгорания сероводородсодержащих газов составляет по меньшей мере примерно 1300°C. Преимущество этого состоит в том, что при такой высокой температуре сгорания даже вредные побочные вещества, такие как монооксид углерода и бензол, сгорают полностью, с образованием диоксида углерода и воды, и, таким образом, больше не регистрируются в отработанных газах, или по меньшей мере их содержание заметно снижается.

Согласно варианту осуществления изобретения предложено устройство для получения электрического тока, содержащее парогенератор, являющийся частью термодинамического цикла паросиловой установки, который, в свою очередь, содержит паровую турбину, установленную за парогенератором, и конденсатор, установленный за паровой турбиной. В парогенераторе происходит сжигание сероводородсодержащих

отработанных газов. Выделяющаяся при этом энергия по меньшей мере частично используется для получения пара. Наконец, при помощи генератора, приводимого в движение паровой турбиной, вырабатывается электрический ток. Также может предусматриваться по меньшей мере частичный отвод и подача пара для утилизации тепловой энергии, например, для целей нагревания или подогревания. В этом случае, способ согласно настоящему изобретению представляет собой способ получения электрического тока и пара из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности, из газовой промышленности.

Альтернативно или дополнительно, устройство для получения электрического тока также может содержать газовую турбину и/или газовый двигатель. В таком случае получение электрического тока осуществляют при помощи генератора, приводимого в движение газовой турбиной и/или газовым двигателем.

Например, заданный состав или заданный диапазон состава сероводородсодержащих отработанных газов может включать следующие фракции в следующих молярных процентных концентрациях:

сероводород: от 1% до 10%, в частности 3-7%, предпочтительно примерно 6%,

и/или диоксид углерода: от 10% до 90%, в частности 60-70%, предпочтительно примерно 65%, и/или

азот: от 0,0% до 2,0%, в частности 0,2-0,6%, предпочтительно примерно 0,4%, и/или

метан: от 0,1% до 65%, в частности 12-20%, предпочтительно примерно 16%, и/или

этан: от 0,1% до 20%, в частности 2-8%, предпочтительно примерно 5%, и/или

углеводороды (C4-C9): от 0,01% до 40%, в частности 4-10%, предпочтительно примерно 7%.

В одном варианте осуществления изобретения, для отработанных газов сгорания, содержащих оксиды серы, в частности, содержащих диоксид серы и триоксид серы, которые образуются в ходе сгорания сероводородсодержащих отработанных газов, предусмотрено проведения обессеривания дымовых газов. Поскольку отработанные газы сгорания содержат очень большую фракцию оксида серы (в частности, фракцию диоксида и триоксида серы) по сравнению с обычными отработанными газами сгорания, представляется целесообразным проведение многостадийного обессеривания дымовых газов, предпочтительно, многостадийного обессеривания дымовых газов с использованием реактора с неподвижным слоем для отделения триоксида серы и известкового скруббера (мокрого скруббера) для отделения диоксида серы.

Например, в случае многостадийного обессеривания дымовых газов, отделение триоксида серы можно осуществить в реакторе с неподвижным слоем на одной стадии способа, предпочтительно на первой стадии способа. На другой стадии способа, диоксид серы можно отделять в мокром скруббере. Например, в реакторе с неподвижным слоем можно использовать известняк с размером зерен 4/6 мм. Таким образом, может быть достигнуто отделение приблизительно 80% триоксида серы. Для мокрого скруббера можно использовать порошок известняка с размером 90% зерен менее 0,063 мм. Таким способом может быть отделено примерно 99% триоксида серы.

Например, путем многостадийного обессеривания дымовых газов этого типа из отработанных газов сгорания может быть отделено от 20000 до 50000 мг/м3 диоксида серы и от 600 до 1500 мг/м3 триоксида серы.

Существенным преимуществом указанного многостадийного обессеривания отработанных газов является отделение триоксида серы. Триоксид серы проходит без изменений через прямоточный мокрый скруббер, то есть без реактора с неподвижным слоем на одной из стадий способа, триоксид серы достигает трубы и образовывает на выходе из нее аэрозольный туман. Очень большая фракция триоксида серы образуется именно в процессе сжигания сероводородсодержащих отработанных газов согласно настоящему изобретению, в частности из газовой и нефтяной промышленности, поэтому многоступенчатое обессеривание дымовых газов с использованием реактора с неподвижным слоем для удаления триоксида серы представляется в данном случае очень важным.

Гипс, получаемый в ходе обессеривания дымовых газов, подается на завод гипсовых изделий для последующего изготовления изделий из гипса, например гипсокартона и/или готовых гипсовых смесей. Таким образом, способ согласно настоящему изобретению представляет собой способ получения электрического тока и гипса из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности отработанных газов газовой и нефтяной промышленности.

Энергопотребление вышеупомянутого завода гипсовых изделий может полностью или частично обеспечиваться за счет получения электрического тока, вырабатываемого за счет сжигания сероводородсодержащих отработанных газов. Кроме того, потребности завода гипсовых изделий в тепле могут полностью или частично обеспечиваться за счет газообразных продуктов сгорания, образующихся в ходе сжигания сероводородсодержащих отработанных газов и/или из процессов получения электрического тока, в частности, термодинамического цикла паросилового процесса.

Если получение тепла предусматривается полностью или частично за счет паросилового процесса, можно осуществлять отвод пара с прямой подачей на завод гипсовых изделий для целей нагревания или подогревания. Например, пар можно использовать для нагревания устройств завода гипсовых изделий, предназначенных для осушки и/или обжига. Если пар также используется в качестве источника тепла, то способ согласно изобретению представляет собой способ получения электрического тока, гипса и пара из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности газов из газовой и нефтяной промышленности. Существенное преимущество в данном случае состоит в том, что выбросов в окружающую среду диокисида углерода с завода гипсовых изделий можно избежать.

Устройство согласно изобретению характеризуется тем, что содержит измерительное устройство для определения состава сероводородсодержащих отработанных газов перед сжиганием, устройство обработки данных для сравнения определяемого состава с заданным составом или заданным диапазоном состава, и управляющее устройство и устройство подачи для природного газа и/или других веществ, в частности газов, при этом управляющее устройство определяет, в случае выявления отклонений, определенных устройством обработки данных от заданного состава и заданного диапазона состава, количество природного газа и/или других веществ, в частности газов, которое необходимо внести для корректировки, и перед сжиганием подмешивает их к сероводородсодержащим отработанным.

Эксплуатация указанного устройства осуществляется предпочтительно в соответствии со способом согласно изобретению.

В свою очередь, преимущества указанного устройства согласно изобретению состоят, в частности, в том, что сероводородсодержащие газы больше не улетучиваются бесполезно, и вместо этого их энергия используется для получения электрического тока.

Дополнительное преимущество устройства согласно изобретению состоит в том, что можно гарантировать, что состав отработанных газов, подлежащих сжиганию, будет оптимальным, насколько это возможно, для данного способа, в частности для сжигания отработанных газов, предложенного в данном случае.

Предпочтительно, в способе согласно изобретению температура сгорания сероводородсодержащих газов составляет по меньшей мере 1300°C.

В одном варианте осуществления изобретения предложено устройство для получения электрического тока, содержащее парогенератор, являющийся частью термодинамического цикла паросилового процесса, который, в свою очередь, содержит паровую турбину, установленную за парогенератором, и конденсатор, установленный за паровой турбиной. Сжигание сероводородсодержащих отработанных газов осуществляют в парогенераторе, а выделяющуюся при этом энергию используют для получения пара. При этом получение электрического тока осуществляют при помощи генератора, приводимого в движение паровой турбиной. В указанном устройстве также может предусматриваться не менее чем частичный отвод и подача пара для утилизации тепловой энергии, например, для нужд нагревания или подогревания. В этом случае, устройство согласно изобретению представляет собой устройство для получения электрического тока и пара из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности из газовой и нефтяной промышленности.

Альтернативно или дополнительно, устройство для получения электрического тока также может содержать газовую турбину и/или газовый двигатель, генератор, приводимый в движение газовой турбиной и/или газовым двигателем, предназначенный для получения электрического тока.

Например, заданный состав или заданный диапазон состава сероводородсодержащих отработанных газов может включать следующие фракции в следующих молярных процентных концентрациях:

сероводород: от 1% до 10%, в частности 3-7%, предпочтительно примерно 6%, и/или

диоксид углерода: от 10% до 90%, в частности 60-70%, предпочтительно примерно 65%, и/или

азот: от 0,0% до 2,0%, в частности 0,2-0,6%, предпочтительно примерно 0,4%, и/или

метан: от 0,1% до 65%, в частности 12-20%, предпочтительно примерно 16%, и/или

этан: от 0,1% до 20%, в частности 2-8%, предпочтительно примерно 5%, и/или

углеводороды (C4-C9): от 0,01% до 40%, в частности 4-10%, предпочтительно примерно 7%.

В одном варианте осуществления изобретения, устройство включает обессеривание дымовых газов, которое очищает отработанные газы сгорания, содержащие оксиды серы, в частности, содержащие диоксид серы и триоксид серы, которые образуются в ходе сгорания сероводородсодержащих отработанных газов, с образованием гипса. Поскольку отработанные газы сгорания содержат очень большую фракцию оксида серы (в частности, фракцию диоксида и триоксида серы) по сравнению с обычными отработанными газами сгорания, может оказаться целесообразным проведение многостадийного обессеривания дымовых газов, предпочтительно, многостадийного обессеривания дымовых газов с использованием реактора с неподвижным слоем для отделения триоксида серы и известкового скруббера (мокрого скруббера) для отделения диоксида серы.

В целях дальнейшего разъяснения и перечисления преимуществ многостадийного обессеривания дымовых газов могут быть сделаны ссылки на вышеуказанные заявления в связи со способом согласно изобретению.

Кроме того, указанное устройство согласно изобретению может включать завод гипсовых изделий, использующий гипс, получаемый в процессе обессеривания дымовых газов, для получения гипсовых продуктов, например гипсокартона и/или готовых гипсовых смесей. Устройство согласно изобретению, таким образом, представляет собой устройство для получения электрического тока и гипса из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности из газовой и нефтяной промышленности.

Упомянутый выше завод гипсовых изделий может быть выполнен таким образом, чтобы его энергопотребление было полностью или частично обеспечено за счет электрического тока, полученного в результате сжигания сероводородсодержащих отработанных газов. Кроме того, завод гипсовых изделий может быть выполнен таким образом, чтобы потребности в тепле были полностью или частично обеспечены газом сгорания, образующимся при сжигании сероводородсодержащих отработанных газов, и/или в ходе процесса получения электрического тока, в частности термодинамического цикла паросилового процесса. Если получение тепла предусматривается полностью или частично за счет паросилового процесса, можно осуществлять отвод пара с прямой подачей на завод гипсовых изделий для целей нагревания или подогревания. Например, пар можно использовать для нагревания устройств завода гипсовых изделий, предназначенных для осушки и/или обжига. Если пар также используется в качестве источника тепла, то устройство согласно изобретению представляет собой устройство для получения электрического тока, гипса и пара из сероводородсодержащих отработанных газов, в частности газов из газовой и нефтяной и промышленности. Существенное преимущество в данном случае состоит в том, что выбросов в окружающую среду диоксида углерода с завода гипсовых изделий можно избежать.

Также изобретения более подробно объяснено ниже относительно признаков и преимуществ путем описания примеров вариантов реализации изобретения, а также со ссылками на сопроводительные схематические чертежи.

На ФИГ.1 показан первый пример варианта реализации способа согласно изобретению и устройства согласно изобретению.

На ФИГ.2 показан второй пример варианта реализации способа согласно изобретению и устройства согласно изобретению.

На ФИГ.3 показан третий пример варианта реализации способа согласно изобретению и устройства согласно изобретению.

Идентичные детали и компоненты отмечены на фигурах одинаковыми ссылочными номерами.

На ФИГ.1-3 показаны различные варианты реализации изобретения. При помощи соответствующих примеров вариантов реализации изобретения фигуры иллюстрируют как способ 1 согласно изобретению, так и устройство 1 согласно изобретению для получения электрического тока из сероводородсодержащих отработанных газов 3 из газовой и нефтяной промышленности 2. Конечно, способ 1 и устройство 1 также могут быть использованы для утилизации сероводородсодержащих отработанных газов 3, получаемых из других источников.

В первом примере варианта реализации согласно ФИГ.1, входящие сероводородсодержащие отработанные газы 3 сначала подают в смесительное устройство отработанных газов 17, предназначенное для обеспечения отработанных газов 3, состав которых соответствует заданному составу или заданному диапазону состава. Примеры заданных составов или заданных диапазонов состава уже приводились в общем описании выше.

Смесительное устройство отработанных газов 17 содержит измерительное устройство 12, при помощи которого определяют состав входящих сероводородсодержащих отработанных газов 3. Кроме того, смесительное устройство отработанных газов 17 содержит устройство обработки данных 13, которое производит сравнение определенного состава с заданным составом или заданным диапазоном состава.

Кроме того, смесительное устройство отработанных газов 17 содержит управляющее устройство 14 и подающее устройство 15 для природного газа и других веществ, в частности газов. В случае выявления устройством обработки данных 13 отклонения от заданного состава или заданного диапазона состава, управляющее устройство 14 определяет дополнительное количество природного газа и/или других веществ, которые необходимо ввести для корректировки, и взаимодействует с подающим устройством 15 таким образом, что определенная фракция природного газа и/или других веществ, подлежащих добавлению для корректировки, подмешивается перед сжиганием в виде подмешиваемого газа 16 к сероводородсодержащим отработанным газам 3 при помощи подающего устройства 15.

Затем сероводородсодержащие отработанные газы 3, состав которых корректируется по мере необходимости, подают в устройство для получения электрического тока 4. Устройство для получения электрического тока 4 в примере варианта реализации согласно ФИГ.1 содержит термодинамический цикл 11 паросилового процесса. С этой целью, устройство для получения электрического тока содержит парогенератор 6, куда подают отработанные газы 3. Сероводородсодержащие отработанные газы 3 сжигают в парогенераторе 6 с подачей воздуха 5, предпочтительно при температуре сгорания примерно 1300°C. Высвобождающуюся энергию используют в парогенераторе 6 по меньшей мере частично для получения пара.

Кроме того, устройство для получения электрического тока 4 содержит паровую турбину 7, установленную для парогенератора 6. Указанная паровая турбина 7 снабжается паром 10, вырабатываемым парогенератором 6. В свою очередь, паровая турбина 7 соединена с генератором 8, приводимым в движение паровой турбиной 7 для получения электрического тока 24. Затем вырабатываемая электроэнергия 24 подается в сеть 25 и/или подается потребителям электроэнергии.

Кроме того, устройство для получения электрического тока 4 содержит конденсатор 9, установленный за паровой турбиной 7, то есть после прохождения паровой турбины 7 пар 10 подается в конденсатор 9. Предпочтительно, чтобы это был конденсатор 9 с воздушным охлаждением.

После конденсации в конденсаторе 9 сконденсировавшаяся жидкость и/или не сконденсировавшийся пар снова подаются в парогенератор 6, а термодинамический цикл 11 паросилового процесса при этом закрывается.

Альтернативно, также возможно прервать термодинамический цикл 11 и, основываясь на традиционном принципе получения тепловой и электрической энергии, использовать тепловую энергию, все еще содержащуюся в паре после того, как последний пройдет через паровую турбину 7, другими способами, например, для нужд нагревания в близлежащих или удаленных нагревательных устройствах. В данном случае в термодинамический цикл 11 паросилового процесса устройства для получения электрического тока 4 перед парогенератором 6 для компенсации необходимо подавать воду, при этом процесс циркуляции фактически отсутствует. Этот вариант осуществления не показан на чертежах.

В ходе сжигания отработанных сероводородсодержащих газов 3 в парогенераторе 6 образуются газообразные продукты сгорания 18. Их направляют на обессеривание дымовых газов 19, где они очищаются, а затем выделяются в виде очищенного отработанного газа 20, например, непосредственно в окружающую среду, однако перед этим или после этого возможны также и другие этапы очистки отработанного газа.

Учитывая содержание сероводорода в исходных газах, газообразные продукты сгорания имеют очень высокое содержание диоксида серы и триоксида серы по сравнению с отработанными газами сгорания из других известных источников. Соответственно необходимо обеспечить обессеривание дымовых газов 19, подходящее для этой цели, например, многостадийное обессеривание дымовых газов, предпочтительно - многостадийное обессеривание, включающее реактор с неподвижным слоем для отделения триоксида серы и известковый скруббер для отделения диоксида серы. Если устройство расположено недалеко от моря, воду, необходимую для обессеривания дымовых газов, можно подавать из моря насосами для морской воды.

Обессеривание дымовых газов 19 приводит к образованию гипса 21, который затем подают на завод гипсовых изделий 22 для получения гипсовых продуктов 23. Например, с использованием гипса 21 на указанном гипсовом заводе 22 производят гипсокартон или готовые гипсовые смеси.

Завод гипсовых изделий 22 выполнена и установлена таким образом, что его потребности в электрической энергии полностью или частично удовлетворяются за счет получение электрического тока генерирующим устройством 4, то есть завод гипсовых изделий 22 является одним из вышеуказанных потребителей электрического тока, для которых устройство, генерирующее устройство 4 делает доступной электроэнергию 24, получаемую при сжигании сероводородсодержащих отработанного воздуха.

Кроме того, потребности завода гипсовых изделий 22 в тепловой энергии полностью или частично удовлетворяются за счет отводов пара 26 от вышеописанного термодинамического цикла 11 паросилового процесса устройства для получения электрического тока 4, и извлекает тепловую энергию для целей подогревания и/или нагревания от пароотвода 26. Например, отвод пара 26 может быть использован для обжига гипса 21 и/или для сушки гипсокартонная на гипсовом заводе 22.

После утилизации тепловой энергии отводимый пар 26 может быть сброшен в атмосферу или использован другими способами. В данном случае для компенсации необходимо подавать воду в термодинамический цикл 11 паросилового процесса устройства для получения электрического тока 4. Или же отводимый пар 26 можно подвергнуть рециркуляции после утилизации тепловой энергии в термодинамическом цикле 11 паросилового процесса устройства для получения электрического тока 4, таким образом, указанный цикл остается, по существу, замкнутым с точки зрения циркуляции пара. Прохождение отводимого пара 26 после использования его тепловой энергии и подача воды в термодинамический цикл 11, осуществляемая по мере необходимости, на ФИГ.1 не проиллюстрированы.

Второй пример варианта реализации согласно ФИГ.2 и третий пример варианта реализации согласно ФИГ.3 соответствуют первому примеру варианта реализации в части подачи отработанных газов и устройства смешения отработанных газов 17, поэтому к ним также относится часть описания, соответствующая ФИГ.1

Однако второй и третий варианты реализации отличаются от первого примера варианта реализации применяемым устройством для получения электрического тока 4. Вместо паросиловой установки во втором примере варианта реализации изобретения устройство для получения электрического тока 4 содержит газовую турбину 27, а в третьем примере варианта реализации - газовый двигатель 28, при этом в обоих случаях предварительно установлен компрессор 31 для подаваемого отходящего воздуха 3. Сероводородсодержащие отработанные газы 3, состав которых снова корректируется по мере необходимости, подают в указанную газовую турбину 27 или в указанный газовый двигатель 28, и сжигают в газовой турбине 27 или газовом двигателе 28 с подачей воздуха 5, предпочтительно при температуре сгорания, равной приблизительно 1300°C. Газовая турбина 27 или газовый двигатель 28 соединены с генератором 8, которым они приводятся в движение газовой турбиной 27 или газовым двигателем 28 для получения электрического тока 24. В первом примере варианта реализации согласно ФИГ.1, генерируемую электроэнергию 24 снова можно подавать в общественную электрическую сеть 25 и/или подавать для нужд потребителей электроэнергии.

В ходе сжигания отработанных сероводородсодержащих газов 3 в газовой турбине 27 или газовом двигателе 28 образуются газообразные продукты сгорания 18. Перед подачей на обессеривание дымовых газов 19 их подают в теплообменник 29 с целью дополнительного использования тепловой энергии. В теплообменнике 29 тепловая энергия газообразных продуктов сгорания 18 отбирается и по соответствующему контуру 30 циркуляции текучей среды подается на завод гипсовых изделий 22, так что потребность завода гипсовых изделий 22 в тепловой энергии может быть полностью или частично удовлетворена. Например, тепловая энергия, отводимая от газообразных продуктов сгорания 18, может быть использована на заводе гипсовых изделий 22 для обжига гипса 21 и/или для сушки гипсокартона.

Все дополнительные признаки движения газообразных продуктов сгорания 18, обессеривания дымовых газов 19 и завода гипсовых изделий 22 соответствуют решениям, уже обсуждавшимся выше для первого примера варианта реализации изобретения согласно ФИГ.1, и, таким образом ссылки делаются на приведенные выше утверждения.

Для того чтобы лучше пояснить преимущества изобретения, ниже в качестве примера приведены два баланса выходной мощности для способа 1 или устройства 1 согласно первому примеру варианта реализации, описанному выше со ссылкой на ФИГ.1.

В обоих балансах выходной мощности в качестве исходной точки используется сероводородсодержащий отработанный газ 3 с подаваемой выходной тепловой мощностью 100 МВт (тепл.) Единица измерения МВт означает мегаватты. Дополнение "тепл." означает, что подразумевается баланс тепловой мощности, а дополнение "эл.", используемое ниже, означает, что это - баланс электрической выходной мощности. В ходе эксплуатации без отвода пара 26 для утилизации тепловой энергии на заводе гипсовых изделий 22 обеспечивается следующая выходная мощность:

электросеть 21.0 МВт (эл.)

смешивающее устройство отработанных газов 0.5 МВт (эл.)

парогенератор 0.5 МВт (эл.)

конденсатор (с воздушным охлаждением) 0.5 МВт (эл.)

обессеривание дымовых газов 1.5 МВт (эл.)

насосы морской воды (на обессеривание дымовых газов) 0.5 МВт (эл.)

завод гипсовых изделий 5.5 МВт (эл.)

В ходе эксплуатации с отводом пара 26 на утилизацию тепловой энергии на гипсовом заводе 22 (поток пара под давлением 21 бар, расход 38 т/ч, на устройство для обжига гипса и сушки гипсокартона), обеспечивается следующая выходная мощность:

электросеть 21.0 МВт (эл.)

смешивающее устройство отработанных газов 0.5 МВт (эл.)

парогенератор 0.5 МВт (эл.)

конденсатор (водоохлаждаемый) 0.5 МВт (эл.)

обессеривание дымовых газов 1.5 МВт (эл.)

насосы морской воды (на обессеривание дымовых газов) 0.5 МВт (эл.)

завод гипсовых изделий 5.5 МВт (эл.)

завод гипсовых изделий 24.0 МВт (тепл.)

Перечень условных обозначений

1 Способ/устройство для получения электрического тока из сероводородсодержащих отработанных газов
2 Газовая и нефтяная промышленность
3 Сероводородсодержащие отработанные газы
4 Устройство для получения электрического тока
5 Воздух
6 Парогенератор
7 Паровая турбина
8 Генератор
9 Конденсатор
10 Пар
11 Термодинамический цикл паросилового процесса
12 Измерительное устройство
13 Устройство обработки данных
14 Управляющее устройство
15 Подающее устройство
16 Добавляемый газ
17 Устройство для смешивания отработанных газов
18 Газообразные продукты сгорания
19 Обессеривание дымовых газов
20 Очищенный отработанный газ
21 Гипс
22 Завод гипсовых изделий
23 Гипсовые продукты
24 Электрический ток
25 Общественная электрическая сеть
26 Пар, отводимый на тепловые нужды завода гипсовых изделий
27 Газовая турбина
28 Газовый двигатель
29 Теплообменник
30 Контур циркуляции текучей среды
31 Компрессор

1. Способ (1) получения электрического тока из сероводородсодержащих отработанных газов (3), в частности отработанных газов газовой и нефтяной промышленности (2), посредством подачи сероводородсодержащих отработанных газов (3) на устройство для получения электрического тока (4) и сжигания в нем, предпочтительно с подачей воздуха (5), при этом энергию, выделяющуюся при сжигании, по меньшей мере частично используют для получения электрического тока,
характеризующийся тем, что
перед сжиганием определяют состав (12) сероводородсодержащих отработанных газов (3) и сравнивают (13) с заданным составом или заданным диапазоном состава, и в случае отклонения от заданного состава или заданного диапазона состава определяют (14) дополнительное количество природного газа и/или других веществ (16), требуемое для корректировки, и смешивают (15) с сероводородсодержащим отработанным газом перед сжиганием.

2. Способ по п.1,
характеризующийся тем, что
температура сжигания сероводородсодержащих отработанных газов (3) составляет по меньшей мере примерно 1300°C.

3. Способ по п.1 или 2,
характеризующийся тем, что
устройство для получения электрического тока (4) содержит парогенератор (6), являющийся частью термодинамического контура (11) паросилового процесса, который, в свою очередь, содержит паровую турбину (7), установленную за парогенератором (6), и конденсатор (9), установленный за паровой турбиной (7), причем сжигание сероводородсодержащих отработанных газов (3) происходит в парогенераторе (6), выделяющуюся энергию используют по меньшей мере частично для получения пара, а получение электрического тока осуществляют при помощи генератора (8), приводимого в движение паровой турбиной (7).

4. Способ по п.1 или 2,
характеризующийся тем, что
указанное устройство для получения электрического тока (4) содержит газовую турбину (27) и/или газовый двигатель (28), и получение электрического тока осуществляют при помощи генератора (8), приводимого в движение газовой турбиной (27) и/или газовым двигателем (28).

5. Способ по п.1 или 2,
характеризующийся тем, что
заданный состав или заданный диапазон состава сероводородсодержащих отработанных газов (3) обеспечивает следующие фракции в следующих молярных процентных концентрациях:
сероводород: от 1% до 10%, в частности 3-7%, предпочтительно примерно 6%, и/или
диоксид углерода: от 10% до 90%, в частности 60-70%, предпочтительно примерно 65%, и/или
азот: от 0,0% до 2,0%, в частности 0,2-0,6%, предпочтительно примерно 0,4%, и/или
метан: от 0,1% до 65%, в частности 12-20%, предпочтительно примерно 16%, и/или
этан: от 0,1% до 20%, в частности 2-8%, предпочтительно примерно 5%, и/или
углеводороды (C4-C9): от 0,01% до 40%, в частности 4-10%, предпочтительно примерно 7%.

6. Способ по п.1 или 2,
характеризующийся тем, что
отработанные газы (18), содержащие диоксид серы и триоксид серы, образующиеся при сгорании сероводородсодержащих отработанных газов (3), подают на обессеривание дымовых газов (19), при этом в ходе обессеривания дымовых газов образуется гипс (21), который доставляют на завод гипсовых изделий (22) для получения гипсовых продуктов (23), в частности гипсокартона и/или готовых гипсовых смесей.

7. Способ по п.6,
характеризующийся тем, что
указанное обессеривание дымовых газов (19) представляет собой многостадийное обессеривание дымовых газов, предпочтительно включающее реактор с неподвижным слоем для отделения триоксида серы и известковый скруббер для отделения диоксида серы.

8. Способ по п.6,
характеризующийся тем, что
потребность завода гипсовых изделий (22) в электрической энергии полностью или частично удовлетворяют за счет получения электрического тока в результате сжигания сероводородсодержащих отработанных газов (3), и/или потребность завода гипсовых изделий (22) в тепловой энергии полностью или частично удовлетворяют за счет газообразных продуктов сгорания (18), образующихся при сгорании сероводородсодержащих отработанных газов (3) и/или в ходе процесса получения электрического тока, в частности в термодинамическом контуре (11) паросилового процесса.

9. Устройство (1) для получения электрического тока из сероводородсодержащих отработанных газов (3), в частности отработанных газов газовой и нефтяной промышленности (2), в частности посредством способа по любому из пп.1-8, характеризующееся наличием устройства для получения электрического тока (4), в котором происходит сжигание подаваемых сероводородсодержащих отработанных газов (3), предпочтительно с подачей воздуха (5), при этом энергию, выделяющуюся в ходе сжигания, используют по меньшей мере частично для получения электрического тока,
характеризующееся тем, что
предусмотрено измерительное устройство (12) для определения состава сероводородсодержащих отработанных газов (3) перед сжиганием, предусмотрено оценочное устройство (13) для сравнения определяемого состава с заданным составом или заданным диапазоном состава, и обеспечено управляющее устройство (14) и устройство подачи (15) для природного газа и/или других веществ (16), и в случае выявления отклонений от заданного состава или заданного диапазона состава, определенных оценочным устройством (13), управляющее устройство (14) определяет дополнительное количество природного газа и/или других веществ (16), которое требуется для корректировки, и указанное количество смешивают с сероводородсодержащими отработанными газами (3) перед сжиганием с помощью устройства подачи (15).

10. Устройство по п.9,
характеризующееся тем, что
температура сжигания сероводородсодержащих отработанных газов (3) составляет по меньшей мере примерно 1300°C.

11. Устройство по п.9 или 10,
характеризующееся тем, что
устройство для получения электрического тока (4) содержит парогенератор (6), являющийся частью термодинамического контура (11) паросилового процесса, который, в свою очередь, содержит паровую турбину (7), установленную за парогенератором (6), и конденсатор (9), установленный за паровой турбиной (7), причем сжигание сероводородсодержащих отработанных газов (3) происходит в парогенераторе (6), и выделяющуюся энергию используют по меньшей мере частично для получения пара, а для получения электрического тока обеспечен генератор (8), приводимый в движение паровой турбиной (7).

12. Устройство по любому из пп.9, 10,
характеризующееся тем, что
устройство для получения электрического тока (4) содержит газовую турбину (27) и/или газовый двигатель (28), генератор (8), приводимый в движение газовой турбиной (27) и/или газовым двигателем (28), предусмотренными для выработки электрического тока.

13. Устройство по любому из пп.9, 10,
характеризующееся тем, что
заданный состав или заданный диапазон состава сероводородсодержащих отработанных газов (3) обеспечивает следующие фракции в молярных процентных концентрациях:
сероводород: от 1% до 10%, в частности 3-7%, предпочтительно примерно 6%, и/или
диоксид углерода: от 10% до 90%, в частности 60-70%, предпочтительно примерно 65%, и/или
азот: от 0,0% до 2,0%, в частности 0,2-0,6%, предпочтительно примерно 0,4%, и/или
метан: от 0,1% до 65%, в частности 12-20%, предпочтительно примерно 16%, и/или
этан: от 0,1% до 20%, в частности 2-8%, предпочтительно примерно 5%, и/или
углеводороды (C4-C9): от 0,01% до 40%, в частности 4-10%, предпочтительно примерно 7%.

14. Устройство по любому из пп.9, 10,
характеризующееся тем, что
указанное устройство (1) включает обессеривание дымовых газов (19) с обеспечением очистки газообразных продуктов сгорания (18), содержащих диоксид серы и триокисид серы, образующихся при сгорании сероводородсодержащих отработанных газов (3), с получением гипса (21), и указанное устройство (1) включает завод гипсовых изделий (22), на котором используют гипс (21), образующийся при обессеривании дымовых газов (19), для получения гипсовых продуктов (23), в частности для получения гипсокартона и/или готовых гипсовых смесей.

15. Устройство по п.14,
характеризующееся тем, что
потребность завода гипсовых изделий (22) в электрической энергии полностью или частично удовлетворяется за счет выработки электрического тока в результате сжигания сероводородсодержащих отработанных газов (3), и/или потребность завода гипсовых изделий (22) в тепловой энергии полностью или частично удовлетворяется за счет газообразных продуктов сгорания (18), образующихся при сгорании сероводородсодержащих отработанных газов (3) и/или в ходе процесса получения электрического тока, в частности в термодинамическом контуре (11) паросилового процесса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу восстановления нежелательных веществ за счет распыления реагента в дымовые газы парогенератора. Способ восстановления нежелательных веществ за счет распыления реагента в дымовые газы парогенератора, при котором реагент распыляют через отверстие многокомпонентного сопла в топочную камеру парогенератора, через, по меньшей мере, одно расположенное вне отверстия для реагента отверстие в топочную камеру распыляют обволакивающую среду, посредством которой, по меньшей мере, частично обволакивают реагент в топочной камере, по меньшей мере, частично изолируя его от дымовых газов, при этом распыляют вытеснитель, посредством которого способствуют распылению и/или распределению реагента, посредством реагента и вытеснителя образуют в топочной камере смешанную струю, а посредством обволакивающей среды, по меньшей мере, частично обволакивают смешанную струю в топочной камере, по меньшей мере, частично изолируя реагент от дымовых газов, причем вытеснитель смешивается с реагентом непосредственно перед поступлением в топочную камеру или вытеснитель подается в отверстие для вытеснителя со стороны топочной камеры, выполненное снаружи отверстия для реагента, причем снаружи отверстия для вытеснителя выполнено отверстие для обволакивающей среды.

Изобретение относится к установке термической очистки отходящего воздуха. Техническим результатом является регулировка выходной температуры очищенного газа без снижения качества очищенного газа.

Изобретение относится к технологии обезвреживания монооксида углерода в дренажных газах путем сжигания его в углеводородных компонентах топлива при экспериментальной отработке энергетических установок, а также к области химических технологий при производстве окиси углерода.

Изобретение относится к устройствам для сгорания горючих газов-углеводородов, сероводорода и других газов в факельных установках газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих заводов, газопромыслов и нефтепромыслов, парогенераторах, газоподогревателях, воздухоподогревателях и других установках.

Изобретение относится к установкам теплового обезвреживания и утилизации тепла дымовых газов, отходящих от топливосжигающих агрегатов. Установка содержит топливосжигающий агрегат, соединенный с дымовой трубой посредством борова, снабженного шибером, который размещен в зоне примыкания выхода борова к дымовой трубе, контур очистки дымовых газов, включающий котел-утилизатор, дымосос с направляющим аппаратом, при этом вход контура очистки дымовых газов подключен к борову на участке между топливосжигающим агрегатом и шибером, а выход контура очистки дымовых газов примыкает к дымовой трубе, при этом выход контура очистки дымовых газов расположен оппозитно выходу борова в дымовую трубу.

Изобретение относится к способу и устройству для термического дожигания отработанного воздуха, содержащего окисляемые вещества. Способ термической очистки потока (Ro) отработанного воздуха, содержащего окисляемые вещества, путем термического дожигания, где поток отработанного воздуха (поток неочищенного газа) (Ro), содержащий окисляемые вещества, пропускают через многоступенчатый рекуперативный теплообменный блок (W, W′), причем окисляемые вещества по меньшей мере частично окисляются в ходе экзотермической реакции, причем поток (Ro) отработанного воздуха нагревается дополнительно.

Изобретение относится к котлу-утилизатору, характеризующемуся наличием реактора, к нижней части которого примыкают две горелки, а к боковой поверхности реактора примыкает боров подвода дымовых газов, при этом дымовые газы, которые отходят из борова подвода дымовых газов, поступают в зону активного горения реактора, которая расположена в нижней его части, системы утилизации тепла дымовых газов, которые поступают в реактор котла-утилизатора, патрубка отвода дымовых газов из реактора, который содержит дополнительную систему утилизации тепла дымовых газов и, по меньшей мере, один дымосос.

Изобретение относится к устройству факельных установок закрытых и может быть использовано в нефтегазовой, нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности для полного термического обезвреживания горючих углеводородных газов (до углекислого газа CO2 и воды H2 O) при их сбросе в атмосферу.

Изобретение относится к способу получения ароматической карбоновой кислоты. .

Изобретение относится к способу регулируемой регенерации энергии реакции окисления, при которой образуется газовый поток, каковую реакцию осуществляют в реакторе окисления непрерывного действия, в который подают газообразный окислитель.
Изобретение относится к энергетике. Предложенная легкокипящая смесь органических соединений содержит дихлорметан - 50÷80% (вес.); дихлорофторметан - 5÷15% (вес.); бутан - 5÷10% (вес.); пентан - 10÷30% (вес.), дифторэтан - 5÷2% (вес.).

Изобретение относится к способу преобразования солнечной энергии, накопленной путем фотосинтеза, в электрическую энергию. .

Изобретение относится к способу использования теплоты, отводимой из процесса восстановления диоксида углерода. .

Изобретение относится к технологии обработки отходов в установках с использованием отходящих газов и может быть применено в топливно-энергетическом комплексе. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет повысить экономичность и наде; «ность установки. .

Изобретение относится к энергетике. В системе и способе для утилизации энергии из факельных газов в химических установках и нефтеперерабатывающих заводах используется двигатель для сжигания части газа, отведенного из факельной системы. Двигатель может быть поршневым двигателем или горелкой в системе котлов. Энергия, выработанная при сжигании факельного газа, может быть использована для питания устройства для утилизации энергии. Устройство для утилизации энергии может быть электрическим генератором, компрессором или паровым котлом. Изобретение позволяет получить дополнительную энергию и уменьшить вредное воздействие на окружающую среду. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх