Система высокотемпературной очистки используемого в газотурбинных установках топливного генераторного газа от серосодержащих компонентов и двуокиси углерода

Полезная модель относится к теплоэнергетике и предназначена для очистки используемого в газотурбинных установках топливного генераторного газа от соединений серы и углерода Система очистки топливного генераторного газа от серосодержащих компонентов и двуокиси углерода, содержит по ходу генераторного газа устройство его очистки от соединений серы, установку конверсии моноокиси углерода в двуокись углерода и устройство очистки генераторного газа от двуокиси углерода. Согласно полезной модели устройство очистки газа от соединений серы и устройство очистки газа от двуокиси углерода выполнены в виде адсорберов, работающих на твердых сорбентах.

Полезная модель относится к теплоэнергетике и предназначена для очистки используемого в газотурбинных установках топливного генераторного газа от соединений серы и углерода.

Известна система очистки топливного генераторного газа от серосодержащих компонентов и двуокиси углерода, содержащая по ходу генераторного газа устройство его очистки от соединений серы, установку конверсии моноокиси углерода в двуокись углерода и устройство очистки генераторного газа от двуокиси углерода (статья Danidle Fiaschi, lidia Lombardi «Performance analysis of an IGOC powerplant with integrated СО ₂ -I-fcS chemical absorption» Dipartimento di Energetica "Sergio Stecco" Universita degli Studi di Firenze Via Santa Mapia 3,50139 FirenzB-Italy, E-mail: daif@fias.de.unifi.it-lidia(а)pinet.ing.unifi.it). Устройство очистки от соединений серы известной системы состоит из аппарата гидрирования, где при 140°С на катализаторе происходит превращение сероокиси и других серосодержащих соединений в сероводород с помощью имеющегося в газе водорода, и абсорбера, где при 40°С происходит поглощение сероводорода раствором метилдютиламина (МДЭА). Устройство очистки от двуокиси углерода представляет собой абсорбер, где при 50°C двуокись углерода поглощается раствором смеси МДЭА и диэтиламина (ДЭА).

Такая система реализует очистку топливного генераторного газа от соединений серы и углерода «мокрым» методом и имеет ряд существенных недостатков:

- требуется большое количество теплообменных аппаратов, необходимых для нагрева и охлаждения генераторного газа, что увеличивает металлоемкость и капитальные затраты;

- необходимо охлаждение газа до температуры абсорбции с последующим дополнительным нагревом перед подачей в камеру сгорания газовой турбины, что сопровождается значительными тепловыми потерями;

- в результате охлаждения газов ниже 250-300°С в жидкую фазу могут выделяться смолообразные органические компоненты, имеющиеся в генераторном газе, что вызывает необходимость установки смолоотдезтителей.

Достигаемым результатом полезной модели является повышение экономичности очистки в результате аппаратурного упрощения системы очистки и уменьшения тепловых потерь за счет сохранения при сжигании газа его физической теплоты

Указанный результат достигается тем, что в системе очистки топливного генераторного газа от серосодержащих компонентов и двуокиси углерода, содержащей, по ходу генераторного газа устройство его очистки от соединений серы, установку конверсии моноокиси углерода в двуокись углерода и устройство очистки генераторного газа от двуокиси углерода, согласно полезной модели устройство очистки газа от соединений серы и устройство очистки газа от двуокиси углерода выполнены в виде адсорберов, работающих на твердых сорбентах

В такой системе очистки уменьшается количество теплообмеяных аппаратов и не требуются аппараты - смолоотделители, т.к. все применяемые в данной системе аппараты работают в температурном режиме не ниже 300°С.

На чертеже представлена принципиальная схема системы очистки генераторного газа от соединений серы и углерода согласно полезной модели.

Система очистки содержит (по ходу генераторного газа) адсорберы 1 и 2 для очистки генераторного газа от соединений серы, конверторы 3, 4 и адсорбер 5 для очистки генераторного газа от двуокиси углерода Система также содержит циклон 6, установленный между адсорберами 1 и 2, в котором газ отделяется от сорбента, применяемого в адсорбере 1 и выносимого из него вместе с генераторным газом. Система содержит также кальцинатор 7, в котором обжигается доломит, используемый в адсорбере 5 в качестве сорбента.

Система согласно полезной модели работает следующим образом. Генераторный газ вместе с движущимся слоем сорбента, в качестве которого используется хемосорбеят - соединение железа, поступает в адсорбер 1, где при 500-600°С происходит поглощение сероводорода. Потом газ отделяется от хемооорбента в циклоне 6 и проходит контрольную доочистку от соединений серы в адсорбере 2 с неподвижным слоем сорбента» в качестве которого использована активная окись цинка Данные аппараты обеспечивают необходимую степень сероочистки. Далее генераторный газ поступает в конверторы 3 и 4, где моноокись углерода превращается в водород и двуокись углерода Конвертор 3 работает при 450°С, а конвертор 4 - при 300°С. Поглощение двуокиси углерода осуществляется при 600-700°С в адсорбере 5 с помощью обожженного доломита, который предварительно обжигается в кальцинаторе 7 при 750-850°С. №выходе из адсорбера 5 получается очищенный от соединений серы и углерода генераторный газ.

Система очистки согласно полезной модели обладает высокой экономичностью за счет аппаратурного упрощения (в такой системе очистки уменьшается количество теплобменных аппаратов и не требуются аппараты - смолоотделители) и уменьшения тепловых потерь (сохранения физической теплоты газа), т.к. при подаче в камеру сгорания газовой турбины неохлажденный при очистке генераторный газ вносит дополнительную теплоту в газотурбинный цикл, что повышает КПД энергетической установки, работающей на топливном генераторном газе.

Система очистки топливного генераторного газа от серосодержащих компонентов и двуокиси углерода, содержащая по ходу генераторного газа устройство его очистки от соединений серы, установку конверсии моноокиси углерода в двуокись углерода и устройство очистки генераторного газа от двуокиси углерода, отличающаяся тем, что устройство очистки газа от соединений серы и устройство очистки газа от двуокиси углерода выполнены в виде адсорберов, работающих на твердых сорбентах.