DE102014103311A1

DE102014103311A1 - Methanation process and power plant comprising CO2 methanation from power plant flue gas

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Publication number: DE102014103311A1
Application number: DE201410103311
Authority: DE
Inventors: Torsten Buddenberg; Christian Bergins; Emmanouil Kakaras
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe GmbH
Current assignee: Mitsubishi Power Europe GmbH
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-01-15

Abstract

Bei einem Methanisierungsverfahren umfassend die Umwandlung von aus einem Kraftwerksrauchgas (15) eines mit einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff (3), insbesondere eines mit einem kohlenstoffhaltigen Gas, befeuerten Kraftwerks (2, 2a) mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf (11) stammendem, insbesondere abgezweigtem oder gewonnenem, CO2, insbesondere CO2-Gas (8), in einer Methanisierungsanlage (7) zu Methan (CH4), soll eine Lösung geschaffen werden, die es ermöglicht, ein Kraftwerk und eine Methanisierungsanlage energetisch günstig miteinander zu koppeln. Dies wird dadurch erreicht, dass die bei der CO2–Umwandlung zu Methan (CH4) in der Methanisierungsanlage (7) als Abwärme entstehende Wärmeenergie zumindest teilweise in mindestens einen Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom (13, 14, 37) ausgekoppelt und dieser zumindest teilweise mindestens einem der Brennkammer (17) eines Dampferzeugers (18) des Kraftwerks (2, 2a) brennerseitig zuströmenden Medium und/oder dem Wasser/Dampf-Kreislauf (11) des Kraftwerks (2, 2a) und/oder einer der Methanisierungsanlage (7) verfahrenstechnisch vorgeschalteten CO2–Abgasbehandlung (6) oder CO2–Aufbereitung, insbesondere Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage (6a), und/oder einer oder mehreren Prozessstufe(n) einer angeschlossenen Industrieanlage zugeführt wird.In a methanation process comprising the conversion of, in particular branched off, from a power plant flue gas (15) of a power plant (2, 2a) fueled by a carbonaceous gas (2, 2a) with connected water / steam circuit (11) or obtained, CO2, in particular CO2 gas (8), in a methanation plant (7) to methane (CH4), a solution is to be created, which makes it possible to link a power plant and a Methanisierungsanlage energetically favorable. This is achieved by the fact that the heat energy produced as waste heat during the CO 2 conversion to methane (CH 4) in the methanation plant (7) is at least partially decoupled into at least one material and / or thermal energy stream (13, 14, 37) and at least partially at least one of the combustion chamber (17) of a steam generator (18) of the power plant (2, 2a) on the burner side inflowing medium and / or the water / steam circuit (11) of the power plant (2, 2a) and / or one of the methanation plant (7) procedurally upstream CO2 exhaust gas treatment (6) or CO2 treatment, in particular power plant flue gas treatment plant (6a), and / or one or more process stage (s) of a connected industrial plant is supplied.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Methanisierungsverfahren umfassend die Umwandlung von aus einem Kraftwerksrauchgas eines mit einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff, insbesondere eines mit einem kohlenstoffhaltigen Gas, befeuerten Kraftwerks mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf stammendem, insbesondere abgezweigtem oder gewonnenem, CO₂, insbesondere CO₂-Gas, in einer Methanisierungsanlage zu Methan (CH₄).The invention is directed to a methanation process comprising the conversion of CO ₂ , in particular CO ₂ , originating from a power plant flue gas of a carbon-containing fuel, in particular a power plant fired with a carbon-containing gas, with a connected water / steam cycle, in particular diverted or recovered Gas, in a methanation plant to methane (CH ₄ ).

Weiterhin richtet sich die Erfindung auf die Verwendung eines solchen Methanisierungsverfahrens.Furthermore, the invention is directed to the use of such a methanation process.

Schließlich richtet sich die Erfindung auch auf ein Kraftwerk oder eine Verbrennungsanlage mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf, das/die eine mit einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff, insbesondere mit einem kohlenstoffhaltigen Gas, befeuerte Brennkammer eines Dampferzeugers umfasst und insbesondere als integraler Bestandteil einer Industrieanlage, insbesondere eines Hüttenwerks oder eines Chemiewerks, ausgebildet ist, wobei die Rauchgasleitung der Brennkammer des Dampferzeugers des Kraftwerks oder der Verbrennungsanlage in einer Rauchgas, insbesondere Kraftwerksrauchgas, und/oder daraus gewonnenes CO₂, insbesondere CO₂-Gas, führenden Leitungsverbindung mit einer dieses zu Methan (CH₄) umsetzenden Methanisierungsanlage oder einem Methanator steht.Finally, the invention is also directed to a power plant or an incineration plant with connected water / steam circuit, which comprises a combustion chamber of a steam generator fired with a carbonaceous fuel, in particular with a carbonaceous gas, and in particular as an integral part of an industrial plant, in particular one Metallurgical plant or a chemical plant, is formed, the flue gas line of the combustion chamber of the steam generator of the power plant or the incinerator in a flue gas, especially power plant flue gas, and / or derived CO ₂ , especially CO ₂ gas, leading line connection with a this to methane (CH ₄ ) converting methanation plant or a methanator.

Es ist bekannt, dass CO₂ eines der Treibhausgase ist, die als eine der Ursachen für die Erwärmung des Erdklimas angesehen werden. Daher gibt es zahlreiche umweltpolitische und technologische Bestrebungen, den CO₂ Ausstoß zu verringern. Eines dieser Konzepte befasst sich mit der Speicherung von CO₂ durch die Umwandlung von CO₂ in Methangas und ist beispielsweise in dem Artikel „New technologies for separation, fixation and conversion of carbon dioxide to mitigate global warming” (Hitachi, Vol. 42 (1993), No. 6, Seiten 255–260) beschrieben. Hierbei wird das während der Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehende CO₂ aus dem Rauchgas abgeschieden und einer Methanisierung zugeführt, bei der künstliches Erdgas (Methan) entsteht. Die Methanisierung ist eine chemische Reaktion, bei der Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Kohlenstoffdioxid (CO₂) in Methan (CH₄) umgewandelt wird. Die Reaktion von Kohlenstoffdioxid zu Methan wird auch als Sabatier-Prozess bezeichnet und wurde 1902 von Paul Sabatier und J. B. Sendersens entdeckt. Bei dieser Reaktion reagiert Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenstoffdioxid bei Temperaturen von 300–700°C mit Wasserstoff zu Methan und Wasser. Die Reaktion ist exotherm, muss jedoch durch einen Katalysator beschleunigt werden.It is well known that CO _{2 is} one of the greenhouse gases considered to be one of the causes of global warming. Therefore, there are numerous environmental and technological efforts to reduce CO ₂ emissions. One of these concepts deals with the storage of CO ₂ by the conversion of CO ₂ into methane gas and is for example in the article "Mitigate global warming" (Hitachi, Vol. 42 (1993), No. 6, pages 255-260) "New technologies for separation, fixation and conversion of carbon dioxide to mitigate global warming" described. Here, the CO ₂ produced during the combustion of fossil fuels is separated from the flue gas and fed to a methanation, in which artificial natural gas (methane) is produced. Methanation is a chemical reaction that converts carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO ₂ ) into methane (CH ₄ ). The reaction of carbon dioxide to methane is also referred to as the Sabatier process and was discovered in 1902 by Paul Sabatier and JB Sendersens. In this reaction, carbon monoxide or carbon dioxide reacts at temperatures of 300-700 ° C with hydrogen to methane and water. The reaction is exothermic, but must be accelerated by a catalyst.

Zudem stellt sich im Zusammenhang mit der Erzeugung erneuerbarer Energie mittels Windkraft oder Solarenergie die Problematik, dass häufig mehr Strom ins Netz eingespeist wird, als aktuell abgerufen wird. Dies führt zu einer Menge sogenannten „Überschussstroms”, die verbraucht oder gespeichert werden muss, um die Netzstabilität zu gewährleisten. Auch unabhängig von der Einspeisung von aus einer regenerativen Energiequelle erzeugtem Strom in ein Netz, stellt sich die grundsätzliche Problematik, erzeugten Strom gegebenenfalls speichern zu können, um diese Energie zu einem beliebigen Zeitpunkt nutzen zu können.Moreover, in connection with the generation of renewable energy by means of wind power or solar energy, the problem arises that often more electricity is fed into the grid than is currently being called up. This leads to a lot of so-called "excess current" that needs to be consumed or stored to ensure grid stability. Also, regardless of the supply of electricity generated from a regenerative energy source in a network, the fundamental problem is to be able to store electricity if necessary, in order to use this energy at any time.

In diesem Zusammenhang hat sich das sogenannte „Power to Gas”-Konzept als vorteilhaft erwiesen, bei welchem die Energie mittels Methanisierung chemisch umgewandelt und als Methan (CH₄) gespeichert wird. Hierbei wird der für die Bildung des Methans notwendige Wasserstoff insbesondere mittels einer Elektrolyse erzeugt, die den benötigten Strom aus einer erneuerbaren Energiequelle, wie Windkrafträdern oder Solarzellen, erhält. Als CO₂- oder CO-Quelle bieten sich aufbereitete Rauchgasströme von Kraftwerken oder Industrieanlagen an, in welchen kohlenstoffhaltiger Brennstoff oder kohlenstoffhaltige Einsatzstoffe in eine CO₂- oder CO-haltige Gasatmosphäre überführt werden. Das „Power to Gas”-Konzept stellt eine sinnvolle Methode zur längerfristigen Energiespeicherung und Vermeidung von unmittelbaren CO₂-Abgaben in die Atmosphäre dar, da das bei der Methanisierung entstehenden Produkt Methan (CH₄) als künstlich erzeugtes Erdgas in bestehenden Infrastruktureinrichtungen (Pipelines, Erdgasspeicher) über Monate hinweg langfristig gespeichert werden kann. Die Wasserstoffherstellung kann per Elektrolyse erfolgen. Der Wasserstoff kann aber auch aus anderen, alternativen Quellen stammen. Das CO₂ kann aus einer Abscheidung aus einem CO₂-reichen Strom, z. B. dem Rauchgasstrom eines Kraftwerks, stammen. Die derart gewonnenen Komponenten H₂ und CO₂ werden in einer Methanisierungsanlage oder einem Methanator per Synthese zu H₂O und CH₄ umgewandelt.In this context, the so-called "power to gas" concept has proved to be advantageous in which the energy is chemically converted by methanation and stored as methane (CH ₄ ). Here, the necessary for the formation of methane hydrogen is generated in particular by means of an electrolysis, which receives the required power from a renewable energy source, such as wind turbines or solar cells. Prepared flue gas streams from power plants or industrial plants in which carbon-containing fuel or carbonaceous starting materials are converted into a CO ₂ or CO-containing gas atmosphere are available as CO ₂ or CO sources. The "power to gas" concept provides a useful method for longer-term energy storage and avoidance of direct CO ₂ emissions into the atmosphere, as the methanation product methane (CH ₄ ) is produced as artificially generated natural gas in existing infrastructure (pipelines, Natural gas storage) can be stored for a long time over months. The hydrogen production can be done by electrolysis. The hydrogen can also come from other, alternative sources. The CO ₂ may consist of a deposition from a CO ₂ -rich stream, eg. B. the flue gas stream of a power plant, come. The components H ₂ and CO ₂ thus obtained are converted into H ₂ O and CH ₄ in a methanation plant or a methanator by synthesis.

Bei großen Industrieanlagen, wie Hüttenwerken oder Chemiewerken, kommt zudem hinzu, dass die politischen und daraus resultierende gesetzliche Rahmenbedingungen es sinnvoll erscheinen lassen, im Rahmen der Produktionsprozesse entstehende Abgase und CO₂-haltige Abgasströme ggf. ebenfalls einer wirtschaftlich und energetisch günstigen Verwertung zuzuführen. So ist es bekannt, in Hüttenwerken Kuppelgaskraftwerke einzusetzen, die bei der Stahlproduktion in der Kokerei, den Hochöfen und/oder im Stahlwerk entstehende Prozessgase/Kuppelgase zur Stromerzeugung und Wärmegewinnung nutzen.In the case of large industrial plants, such as smelting works or chemical plants, there is also the fact that the political and resulting legal frameworks make it sensible to deliver waste gases and CO ₂ -containing waste gas streams resulting from the production processes to an economically and energetically favorable utilization. It is known, for example, to use dome-gas power plants in steelworks, which use process gases / dome gases produced during steel production in the coking plant, the blast furnaces and / or in the steelworks to produce electricity and heat.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus dem Artikel „New technologies for separation, fixation and conversion of carbon dioxide to mitigate global warming” (Hitachi, Vol. 42 (1993), No. 6, Seiten 255–260) bekannt. A generic method is from the article "Mitigate global warming" (Hitachi, Vol. 42 (1993), No. 6, pages 255-260) "New technologies for separation, fixation and conversion of carbon dioxide to mitigate global warming" known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, ein Kraftwerk und eine Methanisierungsanlage energetisch günstig miteinander zu koppeln.The invention has for its object to provide a solution that makes it possible to energetically couple a power plant and a methanation system together.

Ein weiterer Aspekt soll eine energetisch günstigere) Einbindung eines Kraftwerks, insbesondere eines Kuppelgaskraftwerks, das integraler und/oder integrierter Bestandteil einer Industrieanlage ist, in den oder in die in der Industrieanlage ablaufenden Produktionsprozess(e) und vorzugsweise eine Verbesserung des energetischen Gesamtwirkungsgrades der Industrieanlage ermöglicht. Der Erfindung liegt als weiterer Aspekt zudem zugrunde, die Methanisierung von CO₂ energetisch und stofflich günstig in eine Industrieanlage, insbesondere ein Stahlwerk oder ein Chemiewerk, zu integrieren, welche/welches zumindest ein Kraftwerk, insbesondere ein Kuppelgaskraftwerk, aufweist.Another aspect is an energetically more favorable) integration of a power plant, in particular a cogeneration gas turbine power plant, which is integral and / or integrated component of an industrial plant, in or in the running in the industrial plant production process (e) and preferably allows an improvement in the overall energy efficiency of the industrial plant , The invention is also based on the further aspect of integrating the methanation of CO ₂ in an industrial plant, in particular a steel plant or a chemical plant, which has at least one power plant, in particular a dome gas power plant.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Methanisierungsverfahren gemäß Anspruch 1, eine Verwendung gemäß Anspruch 16 sowie ein Kraftwerk oder eine Verbrennungsanlage gemäß Anspruch 18.The above object is achieved by a methanation process according to claim 1, a use according to claim 16 and a power plant or a combustion plant according to claim 18.

Vorteilhafte und/oder zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Advantageous and / or expedient embodiments of the invention are the subject of the respective subclaims.

Bei einem Methanisierungsverfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die bei der CO₂-Umwandlung zu Methan (CH₄) in der Methanisierungsanlage als Abwärme entstehende Wärmeenergie zumindest teilweise in mindestens einen Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom ausgekoppelt und dieser zumindest teilweise mindestens einem der Brennkammer eines Dampferzeugers des Kraftwerks brennerseitig zuströmenden Medium und/oder dem Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks und/oder einer der Methanisierungsanlage verfahrenstechnisch vorgeschalteten CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, und/oder einer oder mehreren Prozessstufe(n) einer angeschlossenen Industrieanlage zugeführt wird.In a methanation process of the type described in more detail, the object is achieved in that the resulting in CO ₂ conversion to methane (CH ₄ ) in the methanation as waste heat heat energy at least partially coupled into at least one mass flow and / or thermal energy and this at least partially at least one of the combustion chamber of a steam generator of the power plant on the burner side inflowing medium and / or the water / steam cycle of the power plant and / or one of the Methanisierungsanlage procedurally upstream CO ₂ exhaust treatment or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant, and / or one or several process stage (s) of a connected industrial plant is supplied.

Ebenso wird die vorstehende Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines Methanisierungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1–15 zur Speicherung von mittels eines mit einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff befeuerten Kraftwerks erzeugter und/oder in einem öffentlichen Netz vorhandener überschüssiger elektrischer Energie, insbesondere Strom und/oder Überschussstrom, in Form von in der Methanisierungsanlage erzeugtem Methan (CH₄) und Nutzung der in der Methanisierungsanlage entstehenden Wärmeenergie.Likewise, the above object is achieved according to the invention by the use of a methanation process according to any one of claims 1-15 for the storage of excess electrical energy, in particular electricity and / or surplus electricity, generated by means of a power plant fueled by a carbonaceous fuel and / or in a public network. in the form of methane (CH ₄ ) produced in the methanation plant and use of the thermal energy generated in the methanation plant.

Bei einem Kraftwerk oder einer Verbrennungsanlage der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe schließlich erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Methanisierungsanlage oder der Methanator in mindestens einer die bei der Methanisierung des Rauchgases oder Kraftwerksrauchgases oder CO₂-Gases entstehende Abwärme zumindest teilweise auskoppelnden, wärmeenergieführenden Leitungsverbindung mit mindestens einem der Brennkammer des Dampferzeugers des Kraftwerks brennerseitig zuströmenden Medium und/oder dem Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks und/oder einer der Methanisierungsanlage verfahrenstechnisch vorgeschalteten CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, und/oder einer oder mehreren produktionstechnischen oder verfahrenstechnischen Anlage(n) der Industrieanlage steht.In a power plant or an incinerator of the type described in more detail, this object is finally achieved according to the invention that the methanation or methanator in at least one of the resulting in the methanation of the flue gas or power plant flue gas or CO ₂ waste heat at least partially auskoppelnden, heat energy leading line connection at least one of the combustion chamber of the steam generator of the power plant on the burner side inflowing medium and / or the water / steam cycle of the power plant and / or one of the Methanisierungsanlage procedurally upstream CO ₂ exhaust treatment or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant, and / or one or more production technical or process plant (s) of the industrial plant.

Erfindungsgemäß werden somit eine Methanisierungsanlage oder ein Methanator sowie ein Kraftwerk dadurch energetisch günstig miteinander gekoppelt, dass die aufgrund der exothermen Methanisierungsreaktion in der Methanisierungsanlage oder dem Methantor entstehende Wärme oder Abwärme als Wärmeenergie genutzt und in einen Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom ausgekoppelt einer oder mehreren Anlagen des Kraftwerkes mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf zugeführt. Die Zuführung umfasst hierbei immer auch die Auskoppelung der Wärmeenergie. Insbesondere wird die ausgekoppelte Wärmeenergie zumindest teilweise einem der Brennkammer eines Dampferzeugers des Kraftwerkes brennerseitig zuströmenden Medium, beispielsweise dem Verbrennungssauerstoff oder der Luft, und/oder dem Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks und/oder einer der Methanisierungsanlage oder dem Methanator verfahrenstechnisch vorgeschalteten CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere einer Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, zugeführt. In den Fällen, in denen das Kraftwerk an eine Industrieanlage angeschlossen oder integraler Bestandteil einer solchen Industrieanlage ist, kann der die ausgekoppelte Wärmeenergie transportierende Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom auf einer oder mehreren Prozessstufe(n) der angeschlossenen Industrieanlage zugeführt werden. Da in einem solchen Fall dann vorzugsweise die Stoff- und Energieströme des Kraftwerks in die Industrieanlage integriert sind, kann in dem Kraftwerk zumindest ein als Neben- oder Abfallprodukt in der Industrieanlage entstehender und energetisch verwertbarer Brennstoff unter Bildung von CO₂-enthaltenem Rauchgas verbrannt werden, wobei das Rauchgas dann zumindest teilweise in Methan CH₄ umgewandelt und die bei der exothermen Reaktion der Methanisierung entstehende Abwärme zumindest teilweise wieder dem Kraftwerk oder der Industrieanlage zugeführt wird. Hierdurch wird neben der Energiebilanz des Kraftwerkes auch die der Industrieanlage verbessert. Da die Stoff- und Energieströme des Kraftwerks in die Industrieanlage integriert sind, können die bei der Abscheidung/Anreicherung von CO₂ und der Methanisierung als Abwärme auftretenden Energieüberschüsse, die während der exothermen chemischen Reaktionen entstehen, direkt dem Kraftwerk und/oder der Industrieanlage wieder zugeführt werden und damit zu einer Verbesserung der energetischen Gesamtbilanz des Kraftwerks und damit der Industrieanlage beitragen.According to the invention, therefore, a methanation plant or a methanator and a power plant are coupled to each other in an energy-efficient manner in that the heat or waste heat resulting from the exothermic methanation reaction in the methanation plant or the methanor is used as heat energy and coupled into a mass flow and / or thermal energy flow of one or more plants supplied to the power plant with connected water / steam cycle. The supply always includes the decoupling of the heat energy. In particular, the decoupled heat energy is at least partially one of the combustion chamber of a steam generator of the power plant on the burner side inflowing medium, such as the combustion oxygen or air, and / or the water / steam cycle of the power plant and / or one of the methanation or methanator procedurally upstream CO ₂ - Exhaust gas treatment or CO ₂ treatment, in particular a power plant flue gas treatment plant fed. In cases where the power plant is connected to an industrial plant or is an integral part of such an industrial plant, the material and / or thermal energy stream transporting the decoupled thermal energy can be supplied to the connected industrial plant at one or more process stages. Since in such a case, then preferably the material and energy flows of the power plant are integrated into the industrial plant, at least one emerging as by-product or waste product in the industrial plant and energetically usable fuel can be burned to form CO ₂ -containing flue gas, the flue gas then at least partially converted into methane CH ₄ and the resulting in the exothermic reaction of methanation waste heat is at least partially fed back to the power plant or the industrial plant. As a result, in addition to the energy balance of the power plant and the industrial plant is improved. Since the material and energy flows of the power plant are integrated into the industrial plant, the energy surpluses which occur during the separation / enrichment of CO ₂ and methanation as waste heat, which arise during the exothermic chemical reactions, can be fed back directly to the power plant and / or the industrial plant and thus contribute to an improvement in the overall energy balance of the power plant and thus of the industrial plant.

Die Erfindung zeichnet sich daher in Ausgestaltung dadurch aus, dass dem Kraftwerk, insbesondere der Brennkammer des Dampferzeugers, ein ein oder mehrere gasförmige Neben- oder Abfallprodukte einer Industrieanlage, insbesondere eines Chemiewerkes oder eines Hüttenwerkes, vorzugsweise in Form einer Gasmischung, enthaltendes Kuppelgas, insbesondere ein Hochofengichtgas und/oder Kokereigas enthaltendes Kuppelgas, als kohlenstoffhaltiger Stoffstrom und Brennstoff zugeführt wird. Zudem zeichnet sich die Erfindung daher in Ausgestaltung dadurch aus, dass das Kraftwerk als integraler Bestandteil der angeschlossenen Industrieanlage ausgebildet sowie in zumindest einen Teil der Stoff- und/oder Energieströme der Industrieanlage integriert ist und zumindest ein Teil mindestens eines bei einem Produktionsprozess in der Industrieanlage als Neben- oder Abfallprodukt anfallenden, insbesondere gasförmigen, kohlenstoffhaltigen Stoffes oder Stoffstromes der Brennkammer des Dampferzeugers des Kraftwerks als kohlenstoffhaltiger Brennstoff zugeführt wird.The invention is therefore characterized in an embodiment in that the power plant, in particular the combustion chamber of the steam generator, a one or more gaseous by-products or waste products of an industrial plant, in particular a chemical plant or a metallurgical plant, preferably in the form of a gas mixture containing dome gas, in particular a Blast furnace gas and / or Kokereigas containing dome gas is supplied as a carbonaceous stream and fuel. In addition, the invention is characterized in an embodiment in that the power plant is formed as an integral part of the connected industrial plant and integrated into at least part of the material and / or energy flows of the industrial plant and at least a part of at least one in a production process in the industrial plant as By-product or waste product resulting, in particular gaseous, carbonaceous substance or stream of the combustion chamber of the steam generator of the power plant is supplied as a carbonaceous fuel.

Hierbei ist es dann besonders zweckmäßig, wenn zumindest ein Teil des bei der Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs, insbesondere des kohlenstoffhaltigen Stoffes oder Stoffstroms, in der Brennkammer des Dampferzeugers des Kraftwerkes entstehenden Kraftwerksrauchgases oder des in dem Kraftwerksrauchgas enthaltenen CO₂-Gases, vorzugsweise nach der CO₂–Abgasbehandlung oder CO₂–Aufbereitung des Kraftwerksrauchgases, insbesondere in der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, der Methanisierungsanlage zugeführt wird, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.In this case, it is particularly expedient if at least a portion of the power plant flue gas produced in the combustion chamber of the steam generator of the power plant or of the CO ₂ gas contained in the power plant flue gas, preferably after CO, is produced during the combustion of the carbonaceous fuel, in particular of the carbonaceous substance or material flow ₂ -Abgasbehandlung or CO ₂ treatment of the power plant flue gas, especially in the power plant flue gas treatment plant, the methanation plant is supplied, which the invention also provides.

Da die zur Gewinnung eines CO₂-reichen Stoffstromes gegebenenfalls vorgesehene CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, üblicherweise eine Zufuhr von Wärmeenergie benötigt, ist es gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, dass zumindest ein Teil des zur CO₂-Abscheidung oder CO₂–Aufbereitung benötigten Wärmebedarfs der CO₂-Abscheidung oder der CO₂–Abgasaufbereitung, insbesondere der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, in Form eines von der Abwärme der Methanisierungsanlage gespeisten Stoff- und/oder Wärmeenergiestromes zugeführt wird.Since the to obtain a CO ₂ -rich stream optionally provided CO ₂ -Abgasbehandlung or CO ₂ treatment, especially power plant flue gas treatment plant, usually requires a supply of heat energy, it is according to further embodiment of the invention is advantageous that at least part of the CO ₂ -Abscheidung or CO ₂ preparation required heat demand of CO ₂ capture or CO ₂ -Abgasaufbereitung, in particular the power plant flue gas treatment plant, in the form of fed by the waste heat of the methanation plant material and / or thermal energy flow is supplied.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform einer CO₂-Abgasbehandlung stellen Post Combustion Capture – Prozesse oder Post Combustion Carbon Capture – Prozesse dar. Die Erfindung zeichnet sich in zweckmäßiger Weiterbildung daher weiterhin dadurch aus, dass das CO₂, insbesondere CO₂-Gas, zumindest teilweise in der CO₂–Abgasbehandlung oder der CO₂–Aufbereitung, insbesondere der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, mittels eines Post Combustion (Carbon) Capture Prozesses (PCC oder PCCC), insbesondere mittels einer CO₂–Gaswäsche mit einem Absorptionsmittel, aus dem Kraftwerksrauchgas gewonnen, insbesondere abgeschieden, wird.A particularly expedient embodiment of a CO ₂ offgas treatment is post-combustion capture or post-combustion carbon capture processes. The invention is therefore further characterized in an expedient development in that the CO ₂ , in particular CO ₂ gas, at least partially in CO ₂ treatment or CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant, by means of a post-combustion (PCC or PCCC), in particular by means of a CO ₂ gas scrubbing with an absorbent, recovered from the power plant flue gas, in particular deposited, becomes.

Da es weiterhin bei derartigen PCC- oder PCCC-Prozessen möglich ist, dass auch hier Abwärme anfällt, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass die in der der Methanisierungsanlage verfahrenstechnisch vorgeschalteten CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, als Abwärme entstehende Wärmeenergie zumindest teilweise in einen Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom ausgekoppelt und dieser zumindest teilweise mindestens einem der Brennkammer des Dampferzeugers des Kraftwerks brennerseitig zuströmenden Medium und/oder dem Wasser/Dampfkreislauf des Kraftwerks und/oder der verfahrenstechnisch nachgeschalteten Methanisierungsanlage und/oder einer oder mehreren Prozessstufe(n) der angeschlossene Industrieanlage zugeführt wird.Since it is also possible in such PCC or PCCC processes that waste heat is generated here as well, the invention further provides that the CO ₂ treatment or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant, which is disposed upstream of the methanation plant in terms of process technology, is produced as waste heat Thermal energy at least partially decoupled into a mass flow and / or thermal energy and this at least partially at least one of the combustion chamber of the steam generator of the power plant on the burner side inflowing medium and / or the water / steam cycle of the power plant and / or the procedural downstream methanation and / or one or more process stage (n) the connected industrial plant is supplied.

Um bei einem PCC- oder PCCC-Prozess die notwendige Energiezufuhr zu bewerkstelligen, ist gemäß Weiterbildung der Erfindung ferner vorgesehen, dass zumindest ein Teil des zur CO₂-Abscheidung oder CO₂–Aufbereitung benötigten Wärmebedarfs der CO₂-Abscheidung oder CO₂–Aufbereitung, insbesondere der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, in Form von aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks abgezweigtem Anzapfdampf zugeführt wird.In order to accomplish the necessary energy supply in a PCC or PCCC process, according to the invention, it is further provided that at least part of the CO ₂ capture or CO ₂ preparation required for CO ₂ separation or CO ₂ preparation , in particular the power plant flue gas treatment plant, in the form of branched off from the water / steam cycle of the power plant tapping steam is supplied.

Um das erzeugte Methan insbesondere auch zur Speicherung von elektrischer Energie besonders vorteilhaft und zweckmäßig nutzen zu können, zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch aus, dass die Methanisierungsanlage und/oder die CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂–Aufbereitung, insbesondere die Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, in Zeiten von Überschussstrom im öffentlichen Stromnetz zumindest teilweise oder zeitweise mit diesem betrieben wird und/oder der Methanisierungsanlage und/oder der CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, mittels eines an den Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks angeschlossenen Generators erzeugter Strom zugeführt wird.In order to be able to use the generated methane particularly advantageously and expediently also for the storage of electrical energy, the invention is further distinguished by the fact that the methanation plant and / or the CO ₂ offgas treatment or CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant, in times excess electricity in the public grid at least partially or temporarily with it is operated and / or the Methanisierungsanlage and / or the CO ₂ exhaust gas treatment or CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant, by means of a generator connected to the water / steam cycle of the power plant generator is supplied.

Da für die Methanisierung des CO₂ Wasserstoff benötigt wird, bietet es sich an, hierfür eine, insbesondere auch in eine in dieselbe Industrieanlage wie das Kraftwerk integrierte, Elektrolyse oder Elektrolyseanlage vorzusehen, die zudem mit Überschussstrom und/oder von dem Kraftwerk erzeugtem Strom betrieben wird. Die Erfindung sieht daher in Weiterbildung sowohl vor, dass der der Methanisierungsanlage zugeführte Wasserstoff zumindest teilweise oder zeitweise mittels einer, insbesondere in die Industrieanlage integrierten, Elektrolyse erzeugt wird, als auch, dass die Elektrolyse in Zeiten von Überschussstrom im öffentlichen Stromnetz zumindest teilweise oder zeitweise mit diesem betrieben wird und/oder der Elektrolyse mittels eines an den Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks angeschlossenen Generators erzeugter Strom zugeführt wird.Since hydrogen is needed for the methanation of CO ₂ , it is advisable to provide for this, in particular in an integrated into the same industrial plant as the power plant, electrolysis or electrolysis plant, which is also operated with excess electricity and / or electricity generated by the power plant , The invention therefore provides in a further development that the hydrogen supplied to the methanation system is generated at least partially or at times by means of an electrolysis, in particular integrated into the industrial plant, and that the electrolysis is at least partially or temporarily active in times of surplus electricity in the public power grid this is operated and / or the electrolysis is supplied by means of a connected to the water / steam cycle of the power plant generator generated power.

Bei einem in eine Industrieanlage, beispielsweise ein Hüttenwerk oder ein Chemiewerk, integriertem Kraftwerk ist es aber auch möglich, dass der in der Methanisierungsanlage für die Methanisierung des CO₂ benötigte Wasserstoff im Bereich der Industrieanlage zumindest teilweise oder zeitweise aus einem oder mehreren Kuppelgas(en), insbesondere mittels Druckwechselabsorption (pressure swing absorption) oder Membrantrennung, gewonnen wird, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.In the case of a power plant integrated in an industrial plant, for example a metallurgical plant or a chemical plant, it is also possible for the hydrogen required in the methanation plant for the methanation of the CO ₂ to be at least partly or at times from one or more dome gas (s) in the area of the industrial plant. , in particular by means of pressure swing absorption or membrane separation, is obtained, which the invention also provides.

Vorteilhafterweise ist es weiterhin, dass bei der Elektrolyse als Kuppelprodukt entstehender Sauerstoff als Stoff- und/oder Energiestrom einer oder mehreren Prozessstufe(n) der Industrieanlage und/oder dem Kraftwerk als Prozessgas, insbesondere der Brennkammer des Dampferzeugers als Oxidationsmittel, zugeführt wird, wodurch sich die Erfindung ebenfalls auszeichnet.Advantageously, it is furthermore, that in the electrolysis as co-product resulting oxygen as material and / or energy flow of one or more process stage (s) of the industrial plant and / or the power plant as a process gas, in particular the combustion chamber of the steam generator as an oxidant, is supplied, thereby the invention also features.

Da es je nach Kraftwerkstyp sinnvoll und zweckmäßig sein kann, zumindest einen Teil des Rauchgases in die Brennkammer des Dampferzeugers des Kraftwerkes zu rezirkulieren, ist gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass dem Kraftwerk, insbesondere der Brennkammer des Dampferzeugers, rezirkuliertes Kraftwerksrauchgas als Stoff- und/oder Energiestrom zugeführt wird.Since it may be useful and appropriate depending on the type of power plant to recirculate at least a portion of the flue gas in the combustion chamber of the steam generator of the power plant is provided according to another embodiment of the invention that the power plant, in particular the combustion chamber of the steam generator, recirculated power plant flue gas as Stoff- and / or energy flow is supplied.

Das mit dem erfindungsgemäßen Methanisierungsverfahren erzeugte Methan kann dann auf übliche Art und Weise verwendet werden, insbesondere kann erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, dass das in der Methanisierungsanlage entstehende Methan (CH₄) ganz oder teilweise als Stoff- und/oder Energiestrom einem Produktionsprozess, insbesondere einem Umwandlungsprozess, vorzugsweise der Industrieanlage, zugeführt wird und/oder in ein Erdgasnetz eingespeist und/oder in einem Behälter gespeichert wird.The methane produced with the inventive methanation process can then be used in a conventional manner, in particular according to the invention may further be provided that the resulting in the methanation methane (CH ₄₎ completely or partially as a mass and / or energy flow a production process, in particular a Conversion process, preferably the industrial plant, is supplied and / or fed into a natural gas network and / or stored in a container.

Da sich das erfindungsgemäße Methanisierungsverfahren mit besonderem Vorteil als integraler Bestandteil einer Industrieanlage, insbesondere eines Hüttenwerkes oder eines Chemiewerkes, anwenden lässt, zeichnet sich die Ausgestaltung der Verwendung dadurch aus, dass diese die Verwendung des Methanisierungsverfahrens in einer Industrieanlage, insbesondere einem Hüttenwerk oder einem Chemiewerk, die/das das Kraftwerk, insbesondere ein Kuppelgaskraftwerk, umfasst, das eine angeschlossene CO₂-abscheidende Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, insbesondere in Form einer CO₂-Gaswäsche mittels eines Absorptionsmittels (PC(C)C = Post Combustion (Carbon) Capture), für das Kraftwerksrauchgas und eine(n) dieser nachgeschaltete(n), den in der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage abgeschiedenen CO₂-Strom ganz oder teilweise verarbeitende(n) Methanisierungsanlage oder Methanator aufweist, wobei der Methanisierungsanlage oder dem Methanator aus einer Wasserstoffquelle stammender, insbesondere mittels einer Elektrolyse gewonnener, Wasserstoff zur, insbesondere katalytischen, Umsetzung des aus der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage zugeführten CO₂, insbesondere CO₂-Gas (8), unter Methan (CH₄) erzeugenden Bedingungen zugeführt wird, wobei in dem Methan (CH₄) der Methanisierungsanlage oder dem Methantor von einem Generator, der von einem im Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks angeordneten Turbosatz oder Turbinensatz angetrieben wird, erzeugter und/oder als Überschussstrom aus dem öffentlichen Netz stammender und der Methanisierungsanlage und/oder der Rauchgasbehandlungsanlage und/oder der Elektrolyse zugeführter Strom gespeichert wird.Since the methanation process according to the invention can be used with particular advantage as an integral part of an industrial plant, in particular a metallurgical plant or a chemical plant, the embodiment of the use is characterized by the fact that it permits the use of the methanation process in an industrial plant, in particular a metallurgical plant or a chemical plant. that the power plant, in particular a dome gas power plant, comprising a connected CO ₂ -polluting power plant flue gas treatment plant, in particular in the form of CO ₂ gas scrubbing by means of an absorbent (PC (C) C = post-combustion (carbon) capture), for the power plant flue gas and one (n) of this downstream (n), the isolated in the power plant flue gas treatment plant CO ₂ stream wholly or partially processing (methanation) or methanator, wherein the methanation plant or the methanator from a source of hydrogen originating, in particular e obtained by means of an electrolysis, hydrogen for, in particular catalytic, implementation of the fed from the power plant flue gas treatment plant CO ₂ , in particular CO ₂ gas ( 8th ), under methane (CH ₄ ) generating conditions, wherein in the methane (CH ₄ ) of the methanation plant or the methantor from a generator, which is driven by a arranged in the water / steam cycle of the power plant turbo set or turbine set generated, and / or stored as excess electricity from the public network and the power supplied to the methanation and / or the flue gas treatment plant and / or the electrolysis is stored.

In ebenso vorteilhafte Weise zeichnet sich das Kraftwerk zunächst dadurch aus, dass die Kraftwerksrauchgas und/oder daraus gewonnenes CO₂-Gas führende Leitungsverbindung eine verfahrenstechnisch der Methanisierungsanlage oder dem Methanator vorgeschaltete CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, umfasst, die in Gasströmungsrichtung eingangsseitig in Rauchgas, insbesondere Kraftwerksrauchgas, zuführender Leitungsverbindung mit der Brennkammer des Dampferzeugers und ausgangsseitig in CO₂-Gas abführender Leitungsverbindung mit der Methanisierungsanlage oder dem Methantor steht und die in einer die bei der CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere bei der Kraftwerksrauchgasbehandlung, entstehende Abwärme auskoppelnden wärmeenergieführenden Leitungsverbindung mit mindestens einem der Brennkammer des Dampferzeugers brennerseitig zuströmenden Medium und/oder dem Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerks und/oder der verfahrenstechnisch nachgeschalteten Methanisierungsanlage und/oder einer oder mehreren produktionstechnischen oder verfahrenstechnischen Anlage(n) der Industrieanlage steht.In just as advantageous manner, the power plant is initially characterized by the fact that the power plant flue gas and / or CO ₂ gas derived line leading a connection procedurally the methanation or the methanator upstream CO ₂ exhaust treatment or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant comprises in the gas flow direction on the input side in flue gas, in particular power plant flue gas, supplying line connection with the combustion chamber of the steam generator and on the output side in CO ₂ gas laxative line connection with the methanation or the methantor and in a in the CO ₂ treatment or CO ₂ treatment, in particular in the power plant flue gas treatment, resulting waste heat auskoppelnden heat energy-conducting line connection with at least is one of the combustion chamber of the steam generator on the burner side inflowing medium and / or the water / steam cycle of the power plant and / or the procedural downstream methanation and / or one or more technical production or process plant (s) of the industrial plant.

Hierbei ist es weiterhin von Vorteil, wenn die CO₂ abscheidende CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, als CO₂-Gaswäsche mittels eines Absorptionsmittels (PC(C)C = Post Combustion (Carbon) Capture) ausgebildet ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.In this case, it is also advantageous if the CO ₂ -depleting CO ₂ exhaust gas treatment or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant, as CO ₂ gas scrubbing by means of an absorbent (PC (C) C = post-combustion (carbon) capture) is formed, what the invention also provides.

Aus energietechnischen Gründen ist es weiterhin von Vorteil, wenn einer solchen Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage die benötigte Wärmeenergie aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf des Kraftwerkes zugeführt wird. Die Erfindung sieht daher in Ausgestaltung weiterhin vor, dass die CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, in medienführender Leitungsverbindung mit dem Wasser/Dampf-Kreislauf steht, mittels welcher ihr Anzapfdampf zuführbar ist.For energy-technical reasons, it is also advantageous if such a power plant flue gas treatment plant, the required heat energy from the water / steam cycle of the power plant is supplied. The invention therefore further provides, in an embodiment, for the CO ₂ exhaust gas treatment or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant, to be in media-carrying line connection with the water / steam circuit, by means of which its bleed steam can be supplied.

Als Wasserstoffquelle bietet sich für die Methanisierung eine Elektrolyse an. Die Erfindung zeichnet sich daher weiterhin dadurch aus, dass die Methanisierungsanlage oder der Methanator in medienführender Leitungsverbindung mit einer Wasserstoffquelle, insbesondere einer Elektrolyse, steht.The source of hydrogen is electrolysis for methanation. The invention is therefore further distinguished by the fact that the methanation plant or the methanator is in media-leading line connection with a hydrogen source, in particular an electrolysis.

Für die Versorgung der Methanisierung und anderer Anlagenteile des Kraftwerkes mit elektrischer Energie bietet sich zweckmäßiger Weise der mit dem Kraftwerk erzeugbare elektrische Strom an. Die Erfindung sieht daher weiterhin vor, dass das Kraftwerk oder die Verbrennungsanlage einen an seinen/ihren Wasser/Dampf-Kreislauf angeschlossenen, insbesondere von einem in dem Wasser/Dampf-Kreislauf angeordneten Turbosatz angetriebenen, Generator umfasst, der in stromleitender Leitungsverbindung mit der Methanisierungsanlage oder dem Methanator und/oder der CO₂-Abgasbehandlung oder der CO₂-Aufbereitung, insbesondere der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, und/oder der Elektrolyse steht.For the supply of methanation and other parts of the power plant with electrical energy is expediently available to generate the electric power generated by the power plant. The invention therefore further provides that the power plant or the incinerator comprises a connected to his / her water / steam cycle, in particular driven by a arranged in the water / steam cycle turbine set, generator in electrically conductive line connection with the methanation or the methanator and / or the CO ₂ off-gas treatment or CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant, and / or the electrolysis is.

Hierbei ist es aber insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Speichermöglichkeit für aus regenerativer Energie erzeugtem elektrischen Strom von Vorteil, wenn die Methanisierungsanlage oder der Methanator und/oder die CO₂-Abgasbehandlung oder die CO₂-Aufbereitung, insbesondere die Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, und/oder die Elektrolyse in einer Überschussstrom zuführenden stromleitenden Leitungsverbindung mit einem angeschlossenen öffentlichen Stromnetz steht/stehen. Sogenannter Überschussstrom steht im öffentlichen Stromnetz heutzutage häufig mittels durch regenerative Energien nutzenden Anlagen erzeugten Stroms zur Verfügung, da häufig die mittels regenerativer Stromerzeugung, beispielsweise durch Windkrafträder oder Solaranlagen, erzeugte Strommenge nicht mit der dem öffentlichen Stromnetz entnommenen Strommenge übereinstimmt, sondern größer ist.In this case, however, it is particularly advantageous from the point of view of the storage possibility for electricity generated from regenerative energy if the methanation plant or the methanator and / or the CO ₂ offgas treatment or the CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant, and / or the electrolysis stand in an excess current supplying current-conducting line connection with a connected public power grid / stand. So-called surplus electricity is often available in the public power grid by means of electricity generated by renewable energy plants, since the amount of electricity generated by regenerative power generation, for example by wind turbines or solar systems often does not match the electricity taken from the public power grid, but is larger.

Von besonderem Vorteil ist es bei dem erfindungsgemäßen Kraftwerk weiterhin, wenn dieses in eine Industrieanlage integriert ist, da die ansonsten in der Industrieanlage entstehenden Abfall- oder Nebenprodukte dann vorteilhaft Verwendung finden können. Die Erfindung zeichnet sich daher in Weiterbildung auch dadurch aus, dass das Kraftwerk oder die Verbrennungsanlage eine mit einer oder mehreren produktionstechnischen oder verfahrenstechnischen Anlage(n) einer Industrieanlage in medienführender Leitungsverbindung stehende und der Brennkammer des Dampferzeugers des Kraftwerks einen kohlenstoffhaltigen Brennstoff zuführende Leitung aufweist, mittels welcher der Brennkammer des Dampferzeugers ein kohlenstoffhaltiger, insbesondere gasförmiger, Stoff oder Stoffstrom, der ein oder mehrere, insbesondere gasförmige, Neben- oder Abfallprodukte der produktionstechnischen oder verfahrenstechnischen Anlagen der Industrieanlage, vorzugsweise in Form einer Gasmischung, umfasst, als kohlenstoffhaltiger Brennstoff, insbesondere in Form eines Kuppelgases, vorzugsweise eines Hochofengichtgas und/oder Kokereigas enthaltenden Kuppelgases, zuführbar ist.It is particularly advantageous in the power plant according to the invention, if this is integrated into an industrial plant, since the waste or by-products otherwise produced in the industrial plant can then be used advantageously. The invention is therefore characterized in development also by the fact that the power plant or the incinerator has one with one or more production or process plant (s) of an industrial plant in media-leading line connection and the combustion chamber of the steam generator of the power plant supplying a carbonaceous fuel line by which of the combustion chamber of the steam generator, a carbonaceous, in particular gaseous, substance or stream comprising one or more, in particular gaseous, by-products or waste products of industrial or process plants of the industrial plant, preferably in the form of a gas mixture, as a carbonaceous fuel, in particular in the form a dome gas, preferably a blast furnace gas and / or Kokereigas containing dome gas, can be fed.

In ganz besonderer Weise eignet sich das erfindungsgemäße Kraftwerk zur Ausgestaltung als Kuppelgaskraftwerk, so dass sich die Erfindung dadurch auszeichnet, dass das Kraftwerk ein in eine Industrieanlage, insbesondere ein Hüttenwerk oder ein Chemiewerk, integriertes Kuppelgaskraftwerk, insbesondere ein Hochofengichtgaskraftwerk oder ein Kokereigaskraftwerk, ist und die das Kraftwerksrauchgas oder daraus gewonnenes CO₂-Gas führende Leitungsverbindung der Methanisierungsanlage und/oder der CO₂-Abgasbehandlung oder CO₂-Aufbereitung, insbesondere Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage, zumindest einen Teil des bei der Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs in der Brennkammer des Dampferzeigers entstehenden Kraftwerksrauchgases zuführt.In a very special way, the power plant according to the invention is suitable for designing as a dome gas power plant, so that the invention is characterized in that the power plant in a industrial plant, in particular a steelworks or chemical plant, integrated dome gas power plant, in particular a blast furnace gas power plant or a Kokereigaskraftwerk, and the power plant flue gas or obtained therefrom CO ₂ gas-carrying line connecting the methanation and / or the CO feeds ₂ -Abgasbehandlung or CO ₂ treatment, especially power plant flue gas treatment system, at least a portion of the produced during the combustion of carbonaceous fuel in the combustion chamber of the steam pointer power plant flue gas.

Schließlich zeichnet sich das Kraftwerk oder die Verbrennungsanlage auch noch dadurch aus, dass es/sie zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–15 und/oder zur Verwendung nach Anspruch 16 oder 17 ausgelegt ist.Finally, the power plant or the incinerator is also characterized by the fact that it / it is designed for carrying out a method according to any one of claims 1-15 and / or for use according to claim 16 or 17.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt inThe invention is explained in more detail below by way of example with reference to a drawing. This shows in

1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Kraftwerk, 1 a schematic representation of a power plant according to the invention,

2 in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftwerks, 2 a schematic representation of another embodiment of a power plant according to the invention,

3 in schematischer Darstellung ein in ein Hüttenwerk integriertes erfindungsgemäßes Kuppelgaskraftwerk, 3 1 is a schematic representation of a dome-gas power plant according to the invention integrated into a steelworks;

4 in schematischer Darstellung einen Vergleich zwischen einem Verfahren nach dem Stand der Technik und dem erfindungsgemäßen Verfahren, 4 a schematic representation of a comparison between a method according to the prior art and the method according to the invention,

5 eine schematische Darstellung eines Hüttenwerkes mit einem Kuppelgaskraftwerk ohne angeschlossene Methanisierungsanlage, 5 a schematic representation of a metallurgical plant with a dome gas power plant without a connected methanation plant,

6 eine schematische Darstellung eines Hüttenwerkes mit einem Kuppelgaskraftwerk mit erfindungsgemäß angeschlossener Methanisierungsanlage, 6 a schematic representation of a steelworks with a dome gas power plant with inventively connected methanation plant,

7 eine schematische Darstellung des Katalysators, 7 a schematic representation of the catalyst,

8 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wasser/Dampf-Kreislaufs eines erfindungsgemäßen Kuppelgaswerkes und in 8th a schematic representation of a first embodiment of a water / steam cycle of a coupling gas turbine according to the invention and in

9 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Wasser/Dampf-Kreislaufs eines erfindungsgemäßen Kuppelgaswerkes. 9 a schematic representation of a second embodiment of a water / steam cycle of a coupling gas turbine according to the invention.

Die 1 zeigt in schematischer Darstellung eine prozessintegrierte „Power to Gas”-Anwendung eines erfindungsgemäßen Methanisierungsverfahrens und eines erfindungsgemäßen Kraftwerks 2. Das Kraftwerk 2 umfasst einen Dampferzeuger 18 mit Brennkammer 17 und angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf 11, in den ein Turbosatz oder Turbinensatz 12 mit angeschlossenem Generator 5 angeordnet ist. Rauchgasseitig ist an das Kraftwerk 2 oder die Verbrennungsanlage eine CO₂-Abgasbehandlung in Form einer Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a angeschlossen. Die Brennkammer 17 und der Dampferzeuger 18 sind über eine Leitung 15a mit der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a verbunden, wobei mittels der Rauchgasleitung 15a der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a Rauchgas 15 zugeführt wird. Das Rauchgas 15 entsteht in der Brennkammer 17 des Dampferzeugers 18 durch Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Stoffstromes 3a als Brennstoff 3 unter Zuführung eines sauerstoffhaltigen Mediums 4 als Oxidationsmittel.The 1 shows a schematic representation of a process-integrated "power to gas" application of a methanation process according to the invention and a power plant according to the invention 2 , The power plant 2 includes a steam generator 18 with combustion chamber 17 and connected water / steam circuit 11 into a turbo set or turbine set 12 with connected generator 5 is arranged. Flue gas side is to the power plant 2 or the incinerator, a CO ₂ offgas treatment in the form of a power plant flue gas treatment plant 6a connected. The combustion chamber 17 and the steam generator 18 are over a line 15a with the power plant flue gas treatment plant 6a connected, wherein by means of the flue gas line 15a the power plant flue gas treatment plant 6a flue gas 15 is supplied. The flue gas 15 arises in the combustion chamber 17 of the steam generator 18 by combustion of a carbonaceous material stream 3a as fuel 3 under supply of an oxygen-containing medium 4 as an oxidizing agent.

In der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a, die als PCC(Post Combustion Capture)-Anlage ausgebildet ist, wird das Rauchgas zu einem CO₂-Gas-Strom 8, der einen hohen CO₂-Anteil aufweist, aufbereitet und in einer Leitungsverbindung 8a einer Methanisierungsanlage 7 zugeleitet. Bei der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a handelt es sich um eine übliche CO₂-Gaswäsche mit einem Absorptionsmittel, bei welchem mittels des Absorptionsmittels das CO₂ aus dem Rauchgas 15 entfernt und anschließend von dem CO₂ getrennt wird. Solche Verfahren sind im Stand der Technik üblich, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird.In the power plant flue gas treatment plant 6a , which is designed as a PCC (Post Combustion Capture) system, the flue gas is a CO ₂ gas stream 8th having a high CO ₂ content, treated and in a line connection 8a a methanation plant 7 fed. At the power plant flue gas treatment plant 6a it is a conventional CO ₂ gas scrubbing with an absorbent, wherein by means of the absorbent, the CO ₂ from the flue gas 15 is removed and then separated from the CO ₂ . Such methods are common in the prior art, so that will not be discussed in detail.

In der Methanisierungsanlage 7 wird in einem ebenfalls üblichen und aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren das im CO₂-Strom 8 zugeführte Kohlendioxid (CO₂) mit Hilfe von mit einer Elektrolyse 9 gewonnenem und zugeführtem Wasserstoff (H₂) 19a zu Methan (CH₄) umgesetzt, das als Stoff- und Energiestrom 21 aus der Methanisierungsanlage 7 abgeführt wird. Ebenso wird aus der Methanisierungsanlage 7 gebildetes Wasser als Stoff- und Energiestrom 26 abgeleitet.In the methanation plant 7 is in a also conventional and known from the prior art, the process in the CO ₂ stream 8th supplied carbon dioxide (CO ₂ ) with the help of electrolysis 9 recovered and supplied hydrogen (H ₂ ) 19a converted to methane (CH ₄ ), which as material and energy stream 21 from the methanation plant 7 is dissipated. Similarly, from the methanation plant 7 formed water as a material and energy stream 26 derived.

Die bei der CO₂-Umwandlung des CO₂-Gases 8 zu Methan 21 in der Methanisierungsanlage 7 als Abwärme entstehende Wärmeenergie wird an einer oder mehreren Stellen 33, 34 zumindest teilweise in einen Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom 13, 14 ausgekoppelt. Die beiden Energieströme 13 und 14 werden dem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 des Kraftwerkes 2 zugeführt und deren Wärmeenergieinhalt wird mittels geeigneter Vorrichtungen 35, 36 in den Wasser/Dampf-Kreislauf 11 eingekoppelt. Vorrichtungen hierfür stellen beispielsweise Wärmetauscher dar. Je nach Wärmeenergieinhalt der Stoff- und/oder Wärmeenergieströme 13, 14 erfolgt die Einkopplung in einen hochenergetischen oder niederenergetischen Bereich des Wasser/Dampf-Kreislaufs 11. Die aus der Methanisierungsanlage ausgekoppelten Stoff- und/oder Wärmeenergieströme 13 und 14 stehen hierzu über Leitungsverbindungen 13a und 14a mit dem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 des Kraftwerkes 2 in fluidleitender Verbindung.The in the CO ₂ conversion of CO ₂ gas 8th to methane 21 in the methanation plant 7 Heat energy generated as waste heat is at one or more points 33 . 34 at least partially into a mass and / or thermal energy flow 13 . 14 decoupled. The two energy flows 13 and 14 Be the water / steam cycle 11 of the power plant 2 fed and their heat energy content is by means of suitable devices 35 . 36 in the water / steam cycle 11 coupled. Devices for this purpose, for example, represent heat exchangers. Depending on the heat energy content of the material and / or heat energy flows 13 . 14 the coupling takes place in a high-energy or low-energy region of the water / steam cycle 11 , The decoupled from the methanation plant material and / or thermal energy flows 13 and 14 stand for this purpose via line connections 13a and 14a with the water / steam cycle 11 of the power plant 2 in fluid-conducting connection.

Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer prozessintegrierten „Power to Gas”-Anwendung, die gegenüber der Ausführungsform nach der 1 nochmals weiter schematisiert dargestellt ist, und sich im Wesentlichen durch die Zuführung von elektrischem Strom 5a, 5b, 5c und/oder von Überschussstrom 10a, 10b, 10c zur Elektrolyse 9, zur Methanisierungsanlage 7 und/oder zur Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a sowie die Zuführung eines Stoff- und/oder Wärmeenergiestromes 37 von der Methanisierungsanlage 7 zur Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a und einen aus der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a ausgekoppelten Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom 38, der zur Wärmerückintegration in das Kraftwerk 2 rückgeführt wird, von dem Ausführungsbeispiel nach 1 unterscheidet.The 2 shows a further embodiment of a process-integrated "power to gas" application, compared to the embodiment of the 1 is shown again schematically, and essentially by the supply of electric current 5a . 5b . 5c and / or surplus electricity 10a . 10b . 10c for electrolysis 9 , to the methanation plant 7 and / or the power plant flue gas treatment plant 6a and the supply of a material and / or thermal energy flow 37 from the methanation plant 7 to the power plant flue gas treatment plant 6a and one from the power plant flue gas treatment plant 6a decoupled mass and / or thermal energy flow 38 which to Heat back integration into the power plant 2 is recycled, according to the embodiment 1 different.

Die 2 zeigt ein Kraftwerk 2, dessen Rauchgas 15 einer Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a zugeführt wird und dort zu einem CO₂-Strom 8 aufbereitet wird, der der Methanisierungsanlage 7 zugeführt wird. In der Methanisierungsanlage 7 wird durch eine Elektrolyse 9 gewonnener Wasserstoff 19a mit dem zuströmenden CO₂ 8 zu einem Stoff- und Energiestrom 21 aus Methan und einem Stoff- und Energiestrom 26 aus Wasser umgewandelt, welche die Methanisierungsanlage 7 verlassen. Von den die Methanisierungsanlage 7 verlassenden Stoff- und/oder Wärmeenergieströmen 13, 14 und 37 wird zumindest ein Teil, hier der Wärmeenergiestrom 37, der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a zugeführt. Dort wird die in dem Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom 37 enthaltene Wärmeenergie zur Durchführung des CO₂-Abscheideprozesses in der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a ausgekoppelt. Die bei der CO₂-Abscheidung entstehende Abwärme wird wiederum in einen Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom 38 ausgekoppelt, der dem Kraftwerk 2 zugeführt und dort beispielsweise in den Wasser/Dampf-Kreislauf 11 durch Rückintegration eingekoppelt wird.The 2 shows a power plant 2 whose flue gas 15 a power plant flue gas treatment plant 6a is fed and there to a CO ₂ stream 8th the methanation plant 7 is supplied. In the methanation plant 7 is through an electrolysis 9 recovered hydrogen 19a with the incoming CO ₂ 8th to a material and energy flow 21 from methane and a material and energy flow 26 converted from water, which the methanation plant 7 leave. From the methanation plant 7 leaving material and / or heat energy flows 13 . 14 and 37 will be at least a part, here the heat energy flow 37 , the power plant flue gas treatment plant 6a fed. There is the in the material and / or thermal energy flow 37 contained heat energy for carrying out the CO ₂ separation process in the power plant flue gas treatment plant 6a decoupled. The waste heat produced during the CO ₂ separation is again transformed into a mass and / or heat energy flow 38 decoupled from the power plant 2 fed and there, for example, in the water / steam cycle 11 is coupled by back integration.

Weiterhin wird bei der Ausführungsform nach der 2 mit dem an den Wasser/Dampf-Kreislauf angeschlossenen Generator 5 Strom erzeugt. Dieser Strom wird als Betriebsstrom 5a der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a und als Betriebsstrom 5b der Methanisierungsanlage 7 zugeführt. Durch diese Stromzuführung lässt sich eine Wirkungsgradverbesserung des Kraftwerks von 0,5–5%-Punkten erreichen. Ein anderer Teil des mittels des Generators 5 erzeugten Stromes kann als Betriebsstrom 5c der Elektrolyse zugeführt werden, welche aber vorzugsweise in Zeit von Überschussstrom 10a im öffentlichen Netz mit diesem betrieben wird. Ebenso können die Methanisierungsanlage 7 mit Überschussstrom 10b und die Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a mit Überschussstrom 10c betrieben werden.Furthermore, in the embodiment according to the 2 with the generator connected to the water / steam circuit 5 Electricity generated. This current is called operating current 5a the power plant flue gas treatment plant 6a and as operating current 5b the methanation plant 7 fed. Through this power supply can be an efficiency improvement of the power plant of 0.5-5% -points reach. Another part of the generator 5 generated electricity can be used as operating current 5c be supplied to the electrolysis, but which preferably in time of excess current 10a operated in the public network with this. Likewise, the methanation plant 7 with excess current 10b and the power plant flue gas treatment plant 6a with excess current 10c operate.

Die 3 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung ein in eine durch ein Hüttenwerk 1 gebildete Industrieanlage integriertes Kraftwerk 2, das als Kuppelgaskraftwerk 2a ausgebildet ist. Der Brennkammer 17 des Dampferzeugers 18 wird aus einem Hochofen 16 abgeleitetes Hochofengichtgas 30 als kohlenstoffhaltiger Brennstoff 3 über eine Leitung 3b zugeführt. Bei dem Kuppelgas 30 kann es sich um ein aus mehreren Produktgasen des Hüttenwerkes 1 zusammengesetztes Gasgemisch handeln. Von dem Dampferzeuger 18 gelangt das in der Brennkammer 17 entstandene Rauchgas 15 über eine Rauchgasleitung 15a zu einer Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a. Ein Teil des Kraftwerksrauchgases 15 wird über eine Rauchgasleitungsverbindung 15b als rezirkuliertes Rauchgas 15c in die Brennkammer 17 rückgeführt. In der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a wird das Rauchgas 15 vom CO₂ befreit. Der entstehende CO₂-Gas-Strom 8 wird über eine Leitungsverbindung 8a der Methanisierungsanlage 7 oder dem Methanator 7a zugeführt. Hier wird das CO₂-Gas 8 in Methan 21 und Wasser 26 umgewandelt. Die hierbei entstehende Abwärme wird ausgekoppelt und als Stoff- und/oder Wärmeenergieströme 13, 14 in den Wasser/Dampf-Kreislauf 11 des Kraftwerkes 2 durch dortige Auskopplung rückintegriert. Hierbei kann der Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom 37 aber auch der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a zugeführt werden. Eine in der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a eventuell entstehende Abwärme kann als Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom 38 ausgekoppelt und ebenfalls dem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 zugeführt werden. Die Stoff- und/oder Wärmeenergieströme 13, 14, 37 und 38 sind in jeweils zugeordneten Leitungsverbindungen 13a, 14a, 37a und 38a geführt. Die für den Betrieb der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a benötigte Wärmeenergie kann dieser mittels aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 abgezapften Anzapfdampfs 27 über einer Leitungsverbindung 29 zugeführt werden.The 3 shows in a schematic overview representation in a through a metallurgical plant 1 formed industrial plant integrated power plant 2 acting as a dome gas power plant 2a is trained. The combustion chamber 17 of the steam generator 18 gets out of a blast furnace 16 derived blast furnace gas 30 as a carbonaceous fuel 3 over a line 3b fed. At the dome gas 30 it may be one of several product gases of the metallurgical plant 1 composite gas mixture act. From the steam generator 18 that gets into the combustion chamber 17 resulting flue gas 15 via a flue gas line 15a to a power plant flue gas treatment plant 6a , Part of the power plant flue gas 15 is via a flue gas line connection 15b as recirculated flue gas 15c into the combustion chamber 17 recycled. In the power plant flue gas treatment plant 6a becomes the flue gas 15 freed from CO ₂ . The resulting CO ₂ gas stream 8th is via a line connection 8a the methanation plant 7 or the methanator 7a fed. Here is the CO ₂ gas 8th in methane 21 and water 26 transformed. The resulting waste heat is decoupled and as material and / or thermal energy flows 13 . 14 in the water / steam cycle 11 of the power plant 2 integrated back by local decoupling. Here, the material and / or thermal energy flow 37 but also the power plant flue gas treatment plant 6a be supplied. One in the power plant flue gas treatment plant 6a Any resulting waste heat can be used as a material and / or thermal energy flow 38 decoupled and also the water / steam cycle 11 be supplied. The mass and / or heat energy flows 13 . 14 . 37 and 38 are in each assigned line connections 13a . 14a . 37a and 38a guided. The for the operation of the power plant flue gas treatment plant 6a required heat energy can this by means of the water / steam cycle 11 tapped bleed steam 27 over a line connection 29 be supplied.

Der in der Methanisierungsanlage 7 benötigte Wasserstoff 19a kann mittels einer Elektrolyse 9 erzeugt und der Methanisierungsanlage 7 über eine wasserstoffführende Leitungsverbindung 19 zugeführt werden. Es ist aber auch möglich, aus dem Kuppelgas 30 gewonnenen Wasserstoff 19b der Methanisierungsanlage 7 zuzuführen. Der in der Elektrolyse 9 oder Elektrolyseanlage entstehende Sauerstoff 20 kann der Brennkammer 17 als Prozessgas 20a oder als sauerstoffhaltiges Medium 4, insbesondere als reiner Sauerstoff 4a, zugeführt werden. Der für die Elektrolyse 9 und/oder die Durchführung der Methanisierung in der Methanisierungsanlage 7 und/oder der für die CO₂-Abscheidung in der CO₂-Angasbehandlung 6, insbesondere der Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a, jeweils benötigte Strom wird vorteilhafterweise und zweckmäßigerweise diesen Anlagen insbesondere als Überschussstrom 10a, 10b, 10c zugeführt, wenn in dem angeschlossenen öffentlichen Netz ein Überangebot an elektrischem Strom, also ein Überschussstrom, besteht. Zur Sicherstellung des Betriebes dieser Anlagen ist es aber zudem möglich, den jeweils benötigten Betriebsstrom mittels des an den Wasser/Dampf-Kreislauf 11 des Kraftwerks 2 angeschlossenen Generators 5 zu erzeugen und als Betriebsstrom bzw. Strom 5a, 5b, 5c der jeweiligen Anlage zuzuführen, wie dies in 3 dargestellt ist.The one in the methanation plant 7 needed hydrogen 19a can by means of an electrolysis 9 produced and the methanation plant 7 via a hydrogen-conducting line connection 19 be supplied. But it is also possible from the dome gas 30 recovered hydrogen 19b the methanation plant 7 supply. The one in the electrolysis 9 or electrolysis plant resulting oxygen 20 can the combustion chamber 17 as a process gas 20a or as an oxygen-containing medium 4 , especially as pure oxygen 4a be supplied. The one for the electrolysis 9 and / or performing the methanation in the methanation plant 7 and / or for the CO ₂ capture in the CO ₂ -Angasbehandlung 6 , in particular the power plant flue gas treatment plant 6a each required power is advantageously and expediently these systems in particular as surplus power 10a . 10b . 10c supplied when in the connected public network, an oversupply of electricity, ie a surplus of electricity exists. To ensure the operation of these systems, it is also possible, the respective required operating current by means of the water / steam cycle 11 of the power plant 2 connected generator 5 to generate and as operating current or current 5a . 5b . 5c to the respective installation, as shown in 3 is shown.

Die 4 und 6 zeigen in schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei welchen eine Industrieanlage als Hüttenwerk 1, schematisch als gestrichelte Linie dargestellt, verwirklicht ist. Bestandteil des Hüttenwerks 1 ist ein Kuppelgaskraftwerk 2a in Form eines Hochofengichtgaskraftwerks, in dem aus einem Hochofen 16 stammendes Hochofengichtgas 24 als Kuppelgas 30 unter Zuführung eines sauerstoffhaltigen Mediums 4 verbrannt wird. Hierbei kann auch aus dem Abgasraum der Brennkammer 17 eines Dampferzeugers 18 des Kraftwerks 2a rückgeführtes Kraftwerksrauchgas 15c oder ein CO₂-angereicherter Gasstrom in das Kuppelgaskraftwerk 2a eingeleitet und zusätzlich bei der Verbrennung des Kuppelgases 30 oder bei der Umwandlung von Gichtgasbestandteilen Verwendung finden.The 4 and 6 show a schematic representation of embodiments of the invention, in which an industrial plant as a metallurgical plant 1 . schematically illustrated as a dashed line, is realized. Part of the metallurgical plant 1 is a dome gas power plant 2a in the form of a blast-furnace gas-fired power plant in which a blast furnace 16 originating blast furnace gas 24 as a dome gas 30 under supply of an oxygen-containing medium 4 is burned. This can also from the exhaust chamber of the combustion chamber 17 a steam generator 18 of the power plant 2a recycled power plant flue gas 15c or a CO ₂ -enriched gas stream in the dome gas power plant 2a initiated and in addition to the combustion of the dome gas 30 or in the conversion of blast furnace gas components use.

Das während der Verbrennung des Kuppelgases 30 entstehende und aus dem Kuppelgaskraftwerk 2a austretende Kraftwerksrauchgas 15 soll insbesondere einen Anteil von mindestens ca. 30 Gew.-% oder Vol.-% an CO₂ aufweisen, weshalb es von besonderem Vorteil ist, dem Kuppelgaskraftwerk 2a zur Verbrennung des Kuppelgases 30 einen reinen Sauerstoffstrom 4a oder einen hoch mit Sauerstoff angereicherten Gasstrom, der einen höheren Sauerstoffanteil als Luft aufweist, zuzuführen.That during the combustion of the dome gas 30 arising and from the dome gas power plant 2a emerging power plant flue gas 15 in particular should have a proportion of at least about 30 wt .-% or vol .-% of CO ₂ , which is why it is of particular advantage to the dome gas power plant 2a for combustion of the dome gas 30 a pure oxygen stream 4a or to supply a highly oxygenated gas stream having a higher oxygen content than air.

Wie in den 3 sowie 8 und 9 dargestellt, ist an den Feuerraum oder die Brennkammer 17 des Kuppelgaskraftwerkes 2a, in welche das Kuppelgas 30 und das sauerstoffhaltige Medium 4 zur Verbrennung eingeleitet werden, in üblicher Weise ein Dampferzeuger 18 mit einem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 mit integriertem Turbinensatz 12 angeschlossen. Der Turbosatz 12 steht in üblicher Weise mit einem Generator 5 zur Stromerzeugung in Verbindung. Mit Hilfe des Kuppelgaskraftwerkes 2 mit angeschlossenem Generator 5 lässt sich Strom mit einem Wirkungsgrad η erzeugen. Dieser Wirkungsgrad η verändert, d. h. verbessert, sich um einen Betrag Δη von 0,5–5%-Punkten, wenn zumindest ein Teil der mit dem Generator 5 in Form von elektrischem Strom 5a, 5b, 5c erzeugten Energie genutzt wird, um für eine CO₂-Abgasbehandlung 6 oder Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a und/oder eine Methanisierung 7 oder einen Methanator 7a und/oder eine Elektrolyse 9, die in den in den 1 bis 3 dargestellten Prozessschemata dargestellt sind, elektrische Energie zu Verfügung zu stellen, wie dies mittels der in den 2 und 3 gezackt dargestellten Pfeile 5a, 5b und 5c schematisch dargestellt ist.As in the 3 such as 8th and 9 is shown at the firebox or the combustion chamber 17 of the dome gas power plant 2a into which the dome gas 30 and the oxygen-containing medium 4 be initiated for combustion, in the usual way, a steam generator 18 with a water / steam cycle 11 with integrated turbine set 12 connected. The turbo set 12 is in the usual way with a generator 5 for power generation in connection. With the help of the dome gas power plant 2 with connected generator 5 can generate electricity with an efficiency η. This efficiency η changes, ie improves, by an amount Δη of 0.5-5% -points, if at least part of it with the generator 5 in the form of electricity 5a . 5b . 5c generated energy is used for a CO ₂ exhaust gas treatment 6 or power plant flue gas treatment plant 6a and / or methanation 7 or a methanator 7a and / or an electrolysis 9 in the in the 1 to 3 illustrated process diagrams are provided to provide electrical energy, as by means of in the 2 and 3 jagged arrows 5a . 5b and 5c is shown schematically.

Das aus dem Kuppelgaskraftwerk 2a stammende, CO₂-haltige Kraftwerksrauchgas 15 wird in einer nachgeschalteten CO₂-Abgasbehandlung 6 oder Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a mittels eines CO₂-Abscheideprozesses oder eines Waschverfahrens von dem CO₂ befreit und zu einem fast reinen, hoch CO₂-haltigen Gasstrom 8 aufbereitet. Bei der CO₂-Abgasbehandlung 6 handelt es sich insbesondere um die Durchführung eines Post Combustion (Carbon) Capture Prozesses (PCC- oder PCCC-Prozess). Vorzugsweise ist eine CO₂-Gaswäsche oder ein CO₂-Gaswäscher Bestandteil des PCC- oder PCCC-Prozesses und damit der CO₂-Abgasbehandlung 6, mittels welcher/welchem das Kraftwerksrauchgas mit einem – insbesondere aminhaltigen – Absorptionsmittel, das vorzugsweise wieder regeneriert wird, aufbereitet wird. Die Amine reichern sich mit dem Kohlendioxid an und unter Zuführung von Wärme wird das CO₂ anschließend kontrolliert freigesetzt. Als Aminlösungen werden vorzugsweise Diethanolamin (DEA), Methyldiethanolamin (MDEA) und Monoethanolamina verwendet.The from the dome gas power plant 2a originating, CO ₂ -containing power plant flue gas 15 is in a downstream CO ₂ exhaust gas treatment 6 or power plant flue gas treatment plant 6a freed from the CO ₂ by means of a CO ₂ separation process or a washing process and to an almost pure, highly CO ₂ -containing gas stream 8th edited. In the CO ₂ exhaust gas treatment 6 In particular, this involves the implementation of a post-combustion (carbon) capture process (PCC or PCCC process). Preferably, a CO ₂ gas scrubber or a CO ₂ scrubber is part of the PCC or PCCC process and thus the CO ₂ exhaust gas treatment 6 , by means of which / which the power plant flue gas is treated with a - in particular amine-containing - absorbent, which is preferably regenerated again, is processed. The amines accumulate with the carbon dioxide and under the supply of heat, the CO _{2 is} then released in a controlled manner. Diethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA) and monoethanolamine are preferably used as the amine solutions.

Ergebnis der CO₂-Abgasbehandlung 6 ist ein hochreiner CO₂-Gasstrom 8, der der Methanisierungsanlage 7 zugeführt wird. Bei der Methanisierung wird das CO₂ mittels Wasserstoff (H₂) in Methan (CH₄) umgewandelt. Vorzugsweise geschieht dies katalytisch, wobei sich ein Rh-Mn/Al₂O₃-Katalysator, der in 7 als „Hitachi-Catalyst” bezeichnet ist, als vorteilhaft erwiesen hat. Dem Methanator 7a oder der Methanisierungsanlage 7 wird zudem Wasserstoff (H₂) zugeführt, wobei vorzugsweise aus einer Elektrolyse 9 stammender Wasserstoff 19a verwendet wird. In der Methanisierungsanlage 7 oder dem Methanator 7a wird Methan (CH₄) per Synthese erzeugt, das dann auf übliche Art und Weise gespeichert werden kann. Zur Erzeugung des Wasserstoffes 19a in der Elektrolyse 9 wird elektrischer Strom 10a, vorzugsweise sogenannter „Überschussstrom”, der bei der Erzeugung von Strom aus regenerativen Energiequellen häufig als Netzüberkapazität entsteht, verwendet. Da dieser Strom nicht in üblicher Weise verbraucht werden kann, eröffnet somit die Methanisierung von CO₂ die Möglichkeit der Energiespeicherung. Es kann aber auch mittels des Generators 5 erzeugter Strom 5c für die Durchführung der Elektrolyse 9 Verwendung finden. Dies insbesondere dann, wenn das Kraftwerk 2, insbesondere Kuppelgaskraftwerk 2a, ohne Stromabgabe in ein etwaig angeschlossenes öffentliches Stromnetz in einer Ruhephase in einem Minimallastbereich betrieben wird, wobei dennoch eine Stromproduktion erfolgt oder aus technischen Gründen erfolgen muss.Result of CO ₂ exhaust gas treatment 6 is a high purity CO ₂ gas stream 8th , the methanation plant 7 is supplied. During methanation, the CO _{2 is} converted into methane (CH ₄ ) by means of hydrogen (H ₂ ). This is preferably done catalytically, wherein a Rh-Mn / Al ₂ O ₃ catalyst, which in 7 referred to as "Hitachi Catalyst" has proven to be beneficial. The methanator 7a or the methanation plant 7 In addition, hydrogen (H ₂ ) is supplied, preferably from an electrolysis 9 originating hydrogen 19a is used. In the methanation plant 7 or the methanator 7a Methane (CH ₄ ) is produced by synthesis, which can then be stored in the usual way. For the production of hydrogen 19a in the electrolysis 9 becomes electric power 10a , Preferably so-called "excess current", which often arises in the generation of electricity from renewable energy sources as network overcapacity used. Since this stream can not be consumed in the usual way, therefore, the methanation of CO ₂ opens up the possibility of energy storage. It can also be done by means of the generator 5 generated electricity 5c for carrying out the electrolysis 9 Find use. This especially if the power plant 2 , in particular dome gas power plant 2a is operated without power in any connected public power grid in a resting phase in a minimum load range, while still producing electricity or must be made for technical reasons.

Auch die bei der Methanisierung und/oder der CO₂-Abgasbehandlung entstehende Wärme findet Verwendung. Die katalytische Methanisierung läuft bei einer Temperatur von ca. 300°C ab, weshalb die Abwärme der Methanisierung als ausgekoppelter Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom 13, 14, 37 als Energieeintrag in die CO₂-Abgasbehandlung 6 (Wärmestrom 37) und/oder das Kuppelgaskraftwerk 2a und/oder dessen Wasser/Dampf-Kreislauf 11 (Wärmeströme 13, 14) und/oder eine oder mehrere Prozessstufe(n) der Industrieanlage, hier des Hüttenwerks 1, genutzt wird. Auch ist es möglich, die Abwärme der CO₂-Abgasbewhandlung 6, die im Bereich zwischen 300°C und 120°C liegt, als Stoff- und/oder Wärmeenergiestrom 38 auszukoppeln und im Kuppelgaskraftwerk 2a und/oder dessen Wasser/Dampf-Kreislauf 11 und/oder einer oder mehrerer Prozessstufe(n) der Industrieanlage, hier des Hüttenwerks 1, zu nutzen. Hierdurch kann der Gesamtwirkungsgrad des Kuppelgaskraftwerks 2a und damit der Industrieanlage weiter verbessert werden, da das Kuppelgaskraftwerk 2a, die CO₂–Abgasbehandlung 6 und die Methanisierung in die Stoff- und/oder Energieströme der Industrieanlage, hier des Hüttenwerks 1, integriert sind. Ein als Neben- oder Abfallprodukt in der Industrieanlage anfallender kohlenstoffhaltiger Stoffstrom 3a, hier Hochofengichtgas 30, wird dem Kraftwerk 2, hier dem Kuppelgaskraftwerk 2a, als Brennstoff 3 zugeführt. Ein Teil des vom Generator 5 erzeugten Stromes wird als elektrische Energie 5a, 5b der dem Kraftwerk nachgeschalteten CO₂–Abgasbehandlung 6 und insbesondere der zugeordneten und nachgeschalteten Methanisierungsanlage 7 zugeführt. Das Kraftwerksrauchgas 15 des Kraftwerks 2, 2a wird ebenfalls der Methanisierungsanlage 7 als, ggf. vorher aufbereiteter, Stoffstrom zugeführt. Von der Methanisierungsanlage 7 wiederum wird Wärmeenergie in Form von Abwärme als Wärmeenergiestrom 13, 14, 37 einem oder mehreren der in der Industrieanlage ablaufenden Prozesse und/oder dem Kuppelgaskraftwerk 2a, insbesondere mindestens einem diesem zugeführten Medium, insbesondere dem Verbrennungssauerstoff, und/oder der CO₂-Abgasbehandlung 6 zugeführt. Ebenso wird Wärmeenergie in Form von Abwärme als von der CO₂–Abgasbehandlung 6 oder Kraftwerksrauchgasbehandlungsanlage 6a ausgehender Wärmeenergiestrom 38 der Industrieanlage und/oder dem Kraftwerk 2, 2a zugeführt.The heat produced in the methanation and / or CO ₂ exhaust gas treatment is also used. The catalytic methanation proceeds at a temperature of about 300 ° C, which is why the waste heat of the methanation as a coupled material and / or thermal energy flow 13 . 14 . 37 as energy input into the CO ₂ exhaust gas treatment 6 (Heat flow 37 ) and / or the dome gas power plant 2a and / or its water / steam cycle 11 (Heat flows 13 . 14 ) and / or one or more process stage (s) of the industrial plant, here of the metallurgical plant 1 , is being used. It is also possible, the waste heat of CO ₂ -Abgasbewhandlung 6 , which lies in the range between 300 ° C and 120 ° C, as fabric and / or Thermal energy power 38 to disengage and in the dome gas power plant 2a and / or its water / steam cycle 11 and / or one or more process stage (s) of the industrial plant, here of the metallurgical plant 1 , to use. As a result, the overall efficiency of the co-generation gas power plant 2a and thus the industrial plant can be further improved, as the dome gas power plant 2a , the CO ₂ exhaust gas treatment 6 and the methanation in the material and / or energy flows of the industrial plant, here the steel mill 1 , are integrated. A carbonaceous material stream occurring as by-product or by-product in the industrial plant 3a , here blast furnace gas 30 , becomes the power plant 2 , here the dome gas power plant 2a , as fuel 3 fed. Part of the generator 5 generated electricity is called electrical energy 5a . 5b the power plant downstream CO ₂ exhaust gas treatment 6 and in particular the associated and downstream methanation plant 7 fed. The power plant flue gas 15 of the power plant 2 . 2a is also the methanation plant 7 as, if necessary, previously prepared, supplied material stream. From the methanation plant 7 In turn, heat energy in the form of waste heat as heat energy flow 13 . 14 . 37 one or more of the running in the industrial plant processes and / or the co-generation gas power plant 2a , in particular at least one medium supplied to it, in particular the combustion oxygen, and / or the CO ₂ offgas treatment 6 fed. Likewise, heat energy in the form of waste heat than from the CO ₂ exhaust gas treatment 6 or power plant flue gas treatment plant 6a outgoing heat energy flow 38 the industrial plant and / or the power plant 2 . 2a fed.

In der 4 ist im oberen Teil A die bisher nach dem Stand der Technik übliche Verfahrensweise in Bezug auf ein Hüttenwerk 1 und eine Gasgewinnung dargestellt. Danach werden Eisenerz und Kohle zu Stahl unter Ausstoß von CO₂ verhüttet und wird Erdgas in Förderfeldern gefördert sowie mit einem Pipelinesystem zum Endverbraucher transportiert. Wie im unteren Teil B der 4 dargestellt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung das in einem Hüttenwerk 1 entstehende CO₂ in einem als Kuppelgaskraftwerk 2a ausgebildeten Kraftwerk 2 des Hüttenwerks 1 entstehende CO₂ in künstliches Erdgas in Form von Methan (CH₄) umgewandelt, das an Verbraucher weitertransportiert wird. Das entstehende Methangas kann dann von anderen Verbrauchern energetisch sinnvoll genutzt und auch zu Methanol weiterverarbeitet werden.In the 4 in the upper part A is the usual procedure in the prior art with respect to a metallurgical plant 1 and a gas recovery shown. After that, iron ore and coal are smelted into steel with CO ₂ emissions and natural gas is pumped into production fields and transported to the end user via a pipeline system. As in the lower part B of the 4 is shown in accordance with the present invention in a metallurgical plant 1 resulting CO ₂ in one as a dome gas power plant 2a trained power plant 2 of the metallurgical plant 1 produced CO ₂ into artificial natural gas in the form of methane (CH ₄ ), which is transported to consumers. The resulting methane gas can then be used by other consumers energetically useful and also processed to methanol.

Die 5 zeigt im linken Teilbild die sich bei einem in ein Hüttenwerk 1 integrierten Kuppelgaskraftwerk 2a einstellenden Stoff- und Energieströme. Hierbei handelt es sich um die Einbringung von Kohle 22, insbesondere in Form von Koks, Eisenerz und weiteren Stoffen zur Stahlherstellung. Die im Verlauf der Stahlherstellung in dem Hüttenwerk 1 aus den Kohlenstoffträgern entstehenden Produktgase, z. B. Kokereigas 23, Hochofengichtgas 24, Stahlwerksabgas 25 und Sinteranlagenabgas 28 werden als Gasgemisch zu einem Kuppelgas 30 zusammengefasst und dem Kuppelgaskraftwerk 2a zugeleitet. Der durch die Verbrennung der Kuppelgase 30 in dem Kuppelgaskraftwerk 2a bei der Verbrennung in der Brennkammer 17 eines Dampferzeugers 18 mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 mit integriertem Turbosatz 12 und Generator 5 erzeugte Strom 31 und die entstehende Wärme 32 werden dem Hüttenwerk 1 wieder zugeführt, so dass hierdurch ein Wirkungsgrad η des Kuppelgaskraftwerkes 2a von ungefähr 42% erreichbar ist. Wird in ein solches Hüttenwerk 1 erfindungsgemäß ein Kraftwerk 2, insbesondere ein Kuppelgaskraftwerk 2a, mit angeschlossener CO₂-Abgasbehandlung 6 und angeschlossener Methanisierungsanlage 7 oder angeschlossenem Methanator 7a integriert, wie dies in der 6 dargestellt ist, so lässt sich der Wirkungsgrad η bei ansonsten gleichem Kraftwerk 2 oder gleicher Verbrennungsanlage auf 60% erhöhen.The 5 shows in the left part of the picture at one in a metallurgical plant 1 integrated dome gas power plant 2a adjusting material and energy flows. This is the introduction of coal 22 , in particular in the form of coke, iron ore and other steelmaking materials. In the course of steelmaking in the metallurgical plant 1 from the carbon carriers resulting product gases, eg. B. coke oven gas 23 , Blast furnace gas 24 , Steelworks exhaust 25 and sinter plant exhaust 28 be used as a gas mixture to a dome gas 30 summarized and the dome gas power plant 2a fed. The combustion of the dome gases 30 in the dome gas power plant 2a during combustion in the combustion chamber 17 a steam generator 18 with connected water / steam cycle 11 with integrated turbo set 12 and generator 5 generated electricity 31 and the resulting heat 32 become the metallurgical plant 1 supplied again, so that thereby an efficiency η of the dome gas power plant 2a of about 42% is achievable. Will be in such a metallurgical plant 1 According to the invention, a power plant 2 , in particular a dome gas power plant 2a , with connected CO ₂ exhaust gas treatment 6 and connected methanation plant 7 or connected methanator 7a integrated, as in the 6 is shown, so can the efficiency η with otherwise the same power plant 2 or increase the same incinerator to 60%.

Die 8 und 9 zeigen verschiedene erfindungsgemäße Einbindungsmöglichkeiten eines als Kuppelgaskraftwerk 2a ausgebildeten Kraftwerks 2 mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 und integriertem Turbinensatz 12 in ein Hüttenwerk 1, wobei es sich bei dem Kuppelgaskraftwerk 2a um ein Hochofengichtgas 24 verbrennendes Kuppelgaskraftwerk 2a handelt. Die 8 zeigt eine erste erfindungsgemäße Einbindungsmöglichkeit eines als Kuppelgaskraftwerkes 2a mit angeschlossenem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 und integriertem Turbinensatz 12 ausgebildeten Kraftwerks 2 in ein Hüttenwerk 1, wobei es sich um ein Hochofengichtgas 24 verbrennendes Kuppelgaskraftwerk 2a handelt. In der 9 ist eine weitere Einbindungsmöglichkeiten dargestellt, die sich hinsichtlich der Wärmeauskopplung aus dem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 gegenüber der nach 8 unterscheidet.The 8th and 9 show various inventive integration possibilities of a dome gas power plant 2a trained power plant 2 with connected water / steam cycle 11 and integrated turbine set 12 in a metallurgical plant 1 , wherein it is the dome gas power plant 2a around a blast furnace gas 24 burning dome gas power plant 2a is. The 8th shows a first inventive integration possibility of a dome gas power plant 2a with connected water / steam cycle 11 and integrated turbine set 12 trained power plant 2 in a metallurgical plant 1 , where it is a blast furnace gas 24 burning dome gas power plant 2a is. In the 9 is shown a further integration possibilities, with regard to the heat extraction from the water / steam cycle 11 opposite to the 8th different.

Auch wenn sich einige Ausführungsbeispiele auf ein Kuppelgaskraftwerk 2a beziehen, so ist die Erfindung doch ganz allgemein auf mit einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff 3 befeuerte Kraftwerke 2 und den sich dabei jeweils bildenden Rauchgasstrom 15 anwendbar. Unter einem Kraftwerk 2 wird folglich jede Art eines kohlenstoffbefeuerten, insbesondere fossil befeuerten, Kraftwerks, insbesondere Großkraftwerks, d. h. ein steinkohlebefeuertes oder braunkohlebefeuertes oder gasbefeuertes Kraftwerk, verstanden. Auch biomasse- und biogasbefeuerte Kraftwerke sind unter dem Begriff Kraftwerk zu subsumieren, wobei es sich bei letzteren nicht nur um Großkraftwerke, sondern auch um Kleinkraftwerke oder Kleinanlagen, also Verbrennungsanlagen, handeln kann. Ein „Kraftwerksrauchgas” oder Rauchgas ist dann das Gas oder der Gasstrom, das/der bei einem der vorgenannten Kraftwerke das Abgas der Brennkammer bzw. des Dampferzeugers bildet. Insofern kann anstelle des in den 3 und 6 dargestellten Kuppelgaskraftwerkes 2a jeder der vorstehend genannten Kraftwerkstypen das Kraftwerk 2 ausbilden, das einerseits mittels des Rauchgasstromes 15 über die CO₂-Agasbehandlung 6 und den dort gebildeten CO₂-reichen Abgasstrom 8 sowie andererseits mittels zumindest eines Teiles oder einem der Wärmeenergieströme 13 und/oder 14 und/oder 37 und/oder 38 erfolgenden Abwärmerückintegration mit der Methanisierungsanlage 7 oder dem Methanator 7a und/oder der CO₂-Abgasbehandlung 6 in der weiter vorstehend beschriebenen Wirkverbindung steht.Although some embodiments on a co-generation gas turbine 2a However, the invention is quite generally on with a carbonaceous fuel 3 fired power plants 2 and in each case forming flue gas stream 15 applicable. Under a power plant 2 Consequently, any type of a carbon-fired, in particular fossil-fueled, power plant, in particular large power plant, ie a coal fired or brown coal fired or gas fired power plant understood. Biomass and biogas-fired power plants are also to be subsumed under the term power plant, whereby the latter can not only be large power plants, but also small power plants or small plants, ie incinerators. A "power plant flue gas" or flue gas is then the gas or gas stream that is at one of the aforementioned power plants forms the exhaust gas of the combustion chamber or the steam generator. In that sense, instead of in the 3 and 6 shown dome gas power plant 2a each of the aforementioned power plant types the power plant 2 form, on the one hand by means of the flue gas stream 15 about CO ₂ -gas treatment 6 and the CO ₂ -rich exhaust stream formed there 8th and on the other hand by means of at least a part or one of the heat energy flows 13 and or 14 and or 37 and or 38 subsequent waste heat re-integration with the methanation plant 7 or the methanator 7a and / or the CO ₂ offgas treatment 6 in the active compound described further above.

Die aus der Methanisierung, insbesondere der Methanisierungsanlage 7, stammende Abwärme, insbesondere die Stoff- und/oder Wärmeenergieströme 13, 14, 37 und 38, können dem Wasser/Dampf-Kreislauf 11 des Kraftwerks 2, 2a zumindest teilweise zur Leistungssteigerung zugeführt werden.Those from the methanation, in particular the methanation plant 7 , derived waste heat, in particular the mass and / or heat energy flows 13 . 14 . 37 and 38 , can the water / steam cycle 11 of the power plant 2 . 2a be at least partially supplied to increase performance.

Ebenso kann der bei der Elektrolyse 9 als Kuppelprodukt entstehende Sauerstoff 20 zumindest teilweise zur Leistungssteigerung des Kraftwerkes 2, 2a, insbesondere des Kraftwerkprozesses oder einer angeschlossenen Prozessanlage, insbesondere ein Hochofen 16 oder ein Reaktor, verwendet werden. Hierdurch wird nicht nur der bei der Elektrolyse entstehende Wasserstoff für die Methanisierung genutzt, sondern auch der Sauerstoff, so dass der energetische Gesamtwirkungsgrad weiter erhöht wird.Likewise, in the electrolysis 9 as co-product resulting oxygen 20 at least partially to increase the performance of the power plant 2 . 2a , in particular the power plant process or a connected process plant, in particular a blast furnace 16 or a reactor. As a result, not only is the hydrogen produced during the electrolysis used for the methanation, but also the oxygen, so that the overall energy efficiency is further increased.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Mitigate global warming (Hitachi, Vol. 42 (1993), No. 6, pp. 255-260) [0004]
Mitigate global warming (Hitachi, Vol. 42 (1993), No. 6, pp. 255-260) [0008]

Claims

A methanation process comprising the conversion of a power plant flue gas ( 15 ) one with a carbonaceous fuel ( 3 ), in particular a power plant fired with a carbon-containing gas ( 2 . 2a ) with connected water / steam cycle ( 11 ), in particular diverted or recovered, CO ₂ , in particular CO ₂ gas ( 8th ), in a methanation plant ( 7 ) to methane ( 21 ), characterized in that in the CO ₂ conversion to methane ( 21 ) in the methanation plant ( 7 ) as waste heat resulting heat energy at least partially in at least one mass flow and / or thermal energy ( 13 . 14 . 37 ) ( 33 . 34 ) and this at least partially at least one of the combustion chamber ( 17 ) of a steam generator ( 18 ) of the power plant ( 2 . 2a ) on the burner side inflowing medium and / or the water / steam cycle ( 11 ) of the power plant ( 2 . 2a ) and / or one of the methanation plant ( 7 ) procedurally upstream CO ₂ offgas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant ( 6a ), and / or one or more process stage (s) of a connected industrial plant is supplied.

Methanization process according to claim 1, characterized in that the power plant ( 2 . 2a ), in particular the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ), a one or more gaseous by-products or waste products of an industrial plant, in particular a chemical plant or a metallurgical plant ( 19 , preferably in the form of a gas mixture containing dome gas ( 30 ), in particular a blast furnace gas ( 24 ) and / or coke oven gas containing dome gas ( 30 ), as a carbonaceous material stream ( 3a ) and fuel ( 3 ) is supplied.

Methanization process according to claim 1 or 2, characterized in that the power plant ( 2 . 2a ) is formed as an integral part of the connected industrial plant and integrated into at least part of the material and / or energy flows of the industrial plant and at least part of at least one of a production process in the industrial plant as by-product or waste product, in particular gaseous, carbonaceous material or stream ( 3a ) of the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ) of the power plant ( 2 . 2a ) as a carbonaceous fuel ( 3 ) is supplied.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the combustion of the carbonaceous fuel ( 3 ), in particular the carbonaceous substance or stream ( 3a ), in the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ) of the power plant ( 2 . 2a ) resulting power plant flue gas ( 15 ) or in the power plant flue gas ( 15 ) contained CO ₂ gas ( 8th ), preferably after CO ₂ offgas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment of the power plant flue gas ( 15 ), in particular in the power plant flue gas treatment plant ( 6a ), the methanation plant ( 7 ) is supplied.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the CO ₂ capture ( 6 ) or CO ₂ treatment required for CO ₂ capture ( 6 ) or the CO ₂ exhaust gas treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant ( 6a ), in the form of a waste heat from the methanation plant ( 7 ) fed material and / or thermal energy stream ( 37 ) is supplied.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that the CO ₂ , in particular CO ₂ gas ( 8th ), at least partially in the CO ₂ exhaust gas treatment ( 6 ) or the CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant ( 6a ), by means of a post-combustion (carbon) capture process (PCC or PCCC process), in particular by means of a CO ₂ scrubbing with an absorbent, from the power plant flue gas ( 15 ), in particular, is deposited.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that the in the methanation plant ( 7 ) procedurally upstream CO ₂ offgas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant ( 6a ), as waste heat resulting heat energy at least partially into a material and / or energy flow ( 38 ) and at least partially at least one of the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ) of the power plant ( 2 . 2a ) on the burner side inflowing medium and / or the water / steam cycle ( 11 ) of the power plant ( 2 . 2a ) and / or the procedural downstream methanation plant ( 7 ) and / or one or more process stage (s) of the connected industrial plant is supplied.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the CO ₂ capture ( 6 ) or CO ₂ treatment required for CO ₂ capture ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant ( 6a ), in the form of from the water / steam cycle ( 11 ) of the power plant ( 2 . 2a ) branched bleed steam ( 27 ) is supplied.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the methanation plant ( 7 ) and / or the CO ₂ offgas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant ( 6a ), in times of surplus electricity ( 10b . 10c ) is operated in the public power grid at least partially or temporarily with the latter and / or the methanation plant ( 7 ) and / or the CO ₂ exhaust gas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant ( 6a ), by means of a to the water / steam cycle ( 11 ) of the power plant ( 2 . 2a ) connected generator ( 5 ) generated electricity ( 5a . 5b ) is supplied.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that the methanation plant ( 7 ) supplied hydrogen ( 19a ) at least partially or temporarily by means of an electrolysis, in particular integrated into the industrial plant ( 9 ) is produced.

Methanization process according to claim 10, characterized in that the electrolysis ( 9 ) in times of surplus electricity ( 10a ) is operated in the public power grid at least partially or temporarily with the latter and / or the electrolysis ( 9 ) by means of a to the water / steam cycle ( 11 ) of the power plant ( 2 . 2a ) connected generator ( 5 ) generated electricity ( 5c ) is supplied.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that in the methanation plant ( 7 ) required for the methanation of CO ₂ hydrogen ( 19b ) in the area of the industrial plant at least partially or at times from one or more dome gas (s) ( 30 ), in particular by means of pressure swing absorption or membrane separation, is obtained.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that in the electrolysis ( 9 ) as coproduct oxygen ( 20 ) as material and / or energy flow of one or more process stage (s) of the industrial plant and / or the power plant ( 2 . 2a ) as process gas ( 20a ), in particular the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ) as an oxidizing agent, is supplied.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that the power plant ( 2 . 2a ), in particular the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ), recirculated power plant flue gas ( 15c ) is supplied as a material and / or energy stream.

Methanization process according to one of the preceding claims, characterized in that in the methanation plant ( 7 ) methane (CH ₄ ) wholly or partly as a material and / or energy flow ( 21 ) a production process, in particular a conversion process, the industrial plant is supplied and / or fed into a natural gas network and / or stored in a container.

Use of a methanation process according to any one of claims 1-15 for storage by means of a carbonaceous fuel ( 3 ) fired power plant ( 2 . 2a ) and / or existing in a public network excess electrical energy, in particular electricity ( 5a . 5b . 5c ) and / or excess current ( 10a . 10b . 10c ), in the form of in the methanation plant ( 7 ) produced methane (CH ₄ ) and use of the in the methanation plant ( 7 ) resulting heat energy.

Use according to claim 16, in an industrial plant, in particular a metallurgical plant ( 1 ) or a chemical plant that supplies the power plant ( 2 ), in particular a dome gas power plant ( 2a ), which includes a connected CO ₂ - separating power plant flue gas treatment plant ( 6a ), in particular in the form of CO ₂ scrubbing by means of an absorbent (PC (C) C = post-combustion (carbon) capture), for the power plant flue gas ( 15 ) and one of these downstream (s) in the power plant flue gas treatment plant ( 6a ) separated CO ₂ stream ( 8th ) all or part of the methanisation plant ( 7 ) or methanator ( 7a ), wherein the methanation plant ( 7 ) or the methanator ( 7a ) originating from a hydrogen source, in particular by means of an electrolysis ( 9 ), hydrogen ( 19a ) for, in particular catalytic, implementation of the from the power plant flue gas treatment plant ( 6a ) supplied CO ₂ , in particular CO ₂ gas ( 8th ), under methane (CH ₄ ) generating conditions, wherein in the methane (CH ₄ ) of the methanation plant ( 7 ) or the methantor ( 7a ) from a generator ( 5 ), which is powered by a water / steam cycle ( 11 ) of the power plant ( 2 . 2a ) arranged turbine set or turbine set ( 12 ), generated and / or as excess current ( 10a . 10b . 10c ) from the public network and the methanation plant ( 7 ) and / or the flue gas treatment plant ( 6a ) and / or the electrolysis ( 9 ) supplied power ( 5a . 5b . 5c ) is stored.

Power plant ( 2 . 2a ) or incineration plant with connected water / steam cycle ( 11 ) containing one with a carbonaceous fuel ( 3 ), in particular with a carbon-containing gas, fired combustion chamber ( 17 ) of a steam generator ( 18 ) and in particular as an integral part of an industrial plant, in particular a metallurgical plant ( 1 ) or a chemical plant, is formed, wherein the flue gas line ( 15a ) of the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ) of the power plant ( 2 . 2a ) or the incinerator in one Flue gas, in particular power plant flue gas ( 15 ), and / or CO ₂ obtained therefrom, in particular CO ₂ gas ( 8th ), leading line connection ( 15a . 8a ) with a methanisation plant converting this to methane (CH ₄ ) ( 7 ) or a methanator ( 7a ), characterized in that the methanation plant ( 7 ) or the methanator ( 7a ) in at least one of the in the methanation of the flue gas or power plant flue gas ( 15 ) or CO ₂ gas ( 8th ) resulting waste heat at least partially decoupling, heat energy leading line connection ( 13a . 14a . 37a ) with at least one of the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ) of the power plant ( 2 . 2a ) on the burner side inflowing medium and / or the water / steam cycle ( 11 ) of the power plant ( 2 . 2a ) and / or one of the methanation plant ( 7 ) procedurally upstream CO ₂ offgas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant ( 6a ), and / or one or more production-technical or process-technical plant (s) of the industrial plant.

Power plant ( 2 . 2a ) or incinerator according to claim 18, characterized in that the power plant flue gas ( 15 ) or CO ₂ gas obtained therefrom ( 8th ) leading line connection ( 15a . 8a ) a process engineering of the methanation plant ( 7 ) or the methanator ( 7a ) upstream CO ₂ offgas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant ( 6a ), which in the gas flow direction on the input side in flue gas, in particular power plant flue gas ( 15 ), supplying line connection ( 15a ) with the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ) and on the output side in CO ₂ gas ( 8th ) laxative line connection ( 8a ) with the methanation plant ( 7 ) or the methantor ( 7a ) and that in a CO ₂ exhaust gas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular in power plant flue gas treatment ( 6a ), resulting waste heat decoupling heat energy-conducting line connection ( 38a ) with at least one of the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ) on the burner side inflowing medium and / or the water / steam cycle ( 11 ) of the power plant ( 2 . 2a ) and / or the procedural downstream methanation plant ( 7 ) and / or one or more production-technical or process-technical plant (s) of the industrial plant.

Power plant ( 2 . 2a ) Or incineration plant according to claim 18 or 19 characterized in that the CO ₂ separates CO ₂ -Abgasbehandlungsanlage ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant ( 6a ), as CO ₂ gas scrubbing by means of an absorbent (PC (C) C = post-combustion (carbon) capture) is formed.

Power plant ( 2 . 2a ) or incinerator according to one of claims 18-20, characterized in that the CO ₂ offgas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant ( 6a ), in media-carrying line connection ( 29 ) with the water / steam cycle ( 11 ), by means of which her tapping steam ( 27 ) can be fed.

Power plant ( 2 . 2a ) or incinerator according to one of claims 18-21, characterized in that the methanation plant ( 7 ) or the methanator ( 7a ) in media-carrying line connection ( 19 ) with a hydrogen source, in particular an electrolysis ( 9 ), stands.

Power plant ( 2 . 2a ) or incinerator according to one of claims 18-22, characterized in that the power plant ( 2 . 2a ) or the incinerator to his / her water / steam cycle ( 11 ), in particular of one in the water / steam cycle ( 11 ) arranged turbine set ( 12 ) powered generator ( 5 ) which is in electrical conduction connection ( 5a . 5b . 5c ) with the methanation plant ( 7 ) or the methanator ( 7a ) and / or the CO ₂ exhaust gas treatment ( 6 ) or the CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant ( 6a ), and / or the electrolysis ( 9 ) stands.

Power plant ( 2 . 2a ) or incinerator according to one of claims 18-23, characterized in that the methanation plant ( 7 ) or the methanator ( 7a ) and / or the CO ₂ offgas treatment ( 6 ) or the CO ₂ treatment, in particular the power plant flue gas treatment plant ( 6a ), and / or the electrolysis ( 9 ) in an excess current supplying current-conducting line connection ( 10a . 10b ) with a connected public power grid stand / stand.

Power plant ( 2 . 2a ) or incinerator according to one of claims 18-24, characterized in that the power plant ( 2 . 2a ) or the incineration plant, one or more production-related or process-technical plant (s) of an industrial plant in media-leading line connection and the combustion chamber ( 17 ) of the steam generator ( 18 ) of the power plant ( 2 . 2a ) a carbonaceous fuel ( 3 ) feeding line ( 3b ), by means of which the combustion chamber (12) of the steam generator (14) 18 ) a carbonaceous, in particular gaseous, substance or stream ( 3a ), which comprises one or more, in particular gaseous, by-products or waste products of the industrial or process engineering plants of the industrial plant, preferably in the form of a gas mixture, as a carbonaceous fuel ( 3 ), in particular in the form of a dome gas ( 30 ), preferably a blast furnace gas ( 24 ) and or Coke gas containing dome gas ( 30 ), can be fed.

Power plant ( 2 . 2a ) or incinerator according to one of claims 18-25, characterized in that the power plant ( 2 . 2a ) in an industrial plant, in particular a metallurgical plant ( 1 ) or a chemical plant, integrated dome gas power plant ( 2a ), in particular a blast furnace gas-fired power plant or a coking-gas power plant, and which is the power station flue gas ( 15 ) or CO ₂ gas obtained therefrom ( 8th ) leading line connection ( 15a . 8a ) of the methanation plant ( 7 ) and / or the CO ₂ exhaust gas treatment ( 6 ) or CO ₂ treatment, in particular power plant flue gas treatment plant ( 6a ), at least part of the combustion of the carbonaceous fuel ( 3 ) in the combustion chamber ( 17 ) of the steamer pointer ( 18 ) resulting power plant flue gas ( 15 ) feeds.

Power plant ( 2 . 2a ) or incinerator according to one of claims 18-26, characterized in that it / it is designed for carrying out a method according to one of claims 1-15 and / or for use according to claim 16 or 17.