[發明專利]操作氣體發動機裝置的方法和氣體發動機的燃料供給體系

有效

• 申請號: 200680009472.7
• 申請日: 2006-03-01
• 公開（公告）號: CN101146991A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: T·馬拉南;S·卡爾森
• 申請（專利權）人: 瓦特西拉芬蘭有限公司
• 主分類號: F02M31/18
• 分類號: F02M31/18;F02C7/224;F02B43/00;C10G9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉冬;韋欣華

本發明涉及權利要求1前序部分的操作氣體發動機裝置的方法。本發明還涉及權利要求9前述部分的氣體發動機的燃料供給體系。

在邊遠地區和海上平臺，粗天然氣經常是唯一可用以操作動力發電機和壓縮機站的燃料。在很多情況下，氣體含有不可接受含量的重烴。在活塞發動機和燃氣輪機中使用這種未處理的氣體會引起操作問題。氣體燃料的抗爆震性能經常由甲烷值評估。在具有高壓縮比，并由此還具有高熱效率的氣體發動機中，氣體燃料中的重烴組分將導致甲烷值降低。在很多情況下，由于氣體混合物的甲烷值太低，直接利用氣體燃料運轉的氣體發動機經常不能產生氣體操作方式所需的大輸出功率。如果需要氣體發動機負荷高于由甲烷值所限定的輸出功率，則氣體發動機將開始爆震，輸出功率毫無疑問會降低。

同樣在燃氣輪機中，在設計階段必須設定且考慮將使用的氣體。如果設計燃氣輪機用例如甲烷操作，則使用含有重烴的氣體將帶來一定問題。

另一個涉及特別與石油鉆井機有關的現有技術的問題是能否有利地利用目前不具有可行用途的某些液體燃料(如凝析氣)。另外，如能使最初設計用氣體運轉的內燃機用液體燃料(如石油鉆探過程中得到的凝析氣)進行操作將是有益的。通常，在不改變發動機構造的情況下，這是不可能實現的，而每當使用不同燃料時均需改變發動機的構造是不可能的。

本發明的一個目標是提供操作氣體發動機裝置的方法，其中使發動機的性能即使使用含有重烴的燃料、或甚至使用液體燃料來運轉也能維持在適當水平上。本發明還一個目標是提供氣體發動機的燃料供給體系，該燃料供給體系以簡單且容易控制的方式對氣體發動機提供具有高甲烷值的高級燃料。

本說明書中的短語“氣體發動機”通常是指氣動的內燃機。術語“重烴”是指比甲烷CH₄重的烴。

本發明的目標主要如附加權利要求1和9所公開且并由其他權利要求更仔細地解釋來實現。

根據本發明，操作包括用以燃燒氣體燃料的內燃機和具有燃料來源的燃料供給體系的氣體發動機裝置的方法包括至少一個如下步驟：在將燃料供給到氣體發動機中之前，使燃料中的重烴在氣體發動機燃料供給體系的重整裝置中裂解。以這種方式，即使燃料最初包括重烴，也可使供給到發動機中的燃料質量保持在可接受的水平。在活塞發動機中，這意味著在沒有爆震風險的情況下功率輸出(即發動機的負荷)可保持在高水平上。同樣，本發明使例如在僅設計甲烷作為燃料的燃氣輪機中使用含有重烴的燃料成為可能。

優選控制裂解反應，以使燃料中的重烴裂解，同時使甲烷裂解程度最小。這可由根據燃料組成、流速和重整裝置配置存在于反應中的水量以及在反應器裝置中維持對于每一情況確定的重整裝置的溫度來實現。實際上，重烴的裂解主要基于重整裝置的溫度控制來控制。通常，維持重整裝置的溫度在450℃以下。

另一個有利之處在于在燃料進入重整裝置之前，燃料通過重整裝置出來的燃料的熱傳遞加熱。這提高了工藝的能量效率。

根據本發明的一個具體實施方案，燃料來源為液體燃料且該液體燃料在供給到重整裝置之前通過重整裝置出來的燃料的熱傳遞蒸發。使用這個實施方案，甚至可用最初為液體的燃料并以有效的方式操作氣體發動機。

本發明的氣體發動機的燃料供給體系包括傳遞燃料到氣體發動機的供給線，所述供應線裝備有在將燃料供給到氣體發動機之前使燃料中的重烴裂解的燃料重整裝置。

供應線包括自燃料來源通向重整裝置的第一供應線和自重整裝置通向氣體發動機的第二供應線，第一和第二供應線裝備有共同的換熱器，在換熱器中第一供應線的燃料通過第二供應線中的燃料的熱傳遞加熱。燃料重整裝置優選裝備有溫度控制裝置，通過該溫度控制裝置可使重整裝置的溫度維持在使重烴裂解同時使甲烷裂解程度最小的水平上。

重整裝置的實際操作參數始終根據所用氣體和所討論的重整裝置的類型來決定。

在下文中，參考附圖以示范方式解釋本發明，其中

-圖1為應用本發明的燃料供給體系到氣體發動機裝置的實施方案的圖解，且

-圖2為應用本發明的燃料供給體系到氣體發動機裝置的另一實施方案的圖解。

圖1用圖解展示包括燃料來源2和氣體發動機3以及燃料精制裝置4的氣體發動機裝置1。氣體發動機可為(例如)氣動活塞發動機或燃氣輪機。對于本發明，兩種內燃機都適用。