[發明專利]使用排氣再循環系統加熱燃料的系統和方法

有效

• 申請號: 200910209240.1
• 申請日: 2009-10-26
• 公開（公告）號: CN101725414A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: A·J·加西亞-克雷斯波;A·S·托普拉尼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/224
• 分類號: F02C7/224;F02C3/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;劉華聯

技術領域

本申請涉及：2007年10月30日提交的共同轉讓的美國專利申請 11/928,038[GE卷號227348]；2007年12月10日提交的美國專利申 請11/953,524[GE卷號228179]；2007年11月7日提交的美國專利申 請11/936,996[GE卷號228178]；以及2007年12月19日提交的美國 專利申請11/960,198[GE卷號229464]。

本發明涉及從渦輪機排放的排氣，且更具體而言涉及一種利用渦 輪機作為在排氣再循環(EGR)系統內再循環的排氣的原動機的系統和 方法。

背景技術

氮氧化物(下文稱“NOx”)、二氧化碳(下文稱“CO₂”)和硫氧化 物(SOx)排放物對環境的長期影響受到日益關注。渦輪機如燃氣輪機可 排放的排放物的允許水平受到嚴格管制。渦輪機的操作者期望有降低 所排放的NOx、CO₂和SOx的水平的方法。

排氣流中存在大量的可冷凝蒸汽。這些蒸汽通常含有多種組分， 例如水、酸、醛、碳氫化合物、硫氧化物，以及氯化合物。在未進行 處理的情況下，這些組分如果被允許進入渦輪機則將加速內部構件的 腐蝕和結垢。

EGR通常包括使一部分已排放的排氣流穿過渦輪機的進口系統 進行再循環。排氣流然后在燃燒前與進入的空氣流相混合。EGR過程 有利于去除和隔離濃縮的CO₂，并且還可降低NOx和SOx排放水平。 然后再循環的排氣與進入的空氣流相混合以產生進口流體。

在EGR過程期間再循環的排氣流通常以高達約1500華氏度的溫 度范圍離開渦輪機。這些溫度可能過高而不允許排氣流再循環到渦輪 機的進口段中。EGR過程將排氣流的溫度降低到用于再循環到渦輪機 中的允許范圍。從排氣流去除的熱量可視為低值熱量。

渦輪機所消耗的燃料的溫度通常要求在指定范圍內。該燃料可包 括但不局限于各類燃料油、天然氣或合成氣。一些渦輪機的燃燒系統 要求“加熱的”燃料如加熱的天然氣。通常，天然氣供給裝置(supply) 不會將天然氣加熱到渦輪機的要求溫度。此處，使用燃料加熱器來提 高天然氣的溫度，以滿足渦輪機要求。燃料氣體加熱器需要能量源來 操作。此能量源通常為寄生負荷并且降低了渦輪機站的整體效率。如 果使用低值熱量源來加熱由渦輪機所消耗的天然氣和/或其它燃料，則 渦輪機站的操作者將會表示欣賞。

鑒于上述原因，需要一種減少與加熱由渦輪機所消耗的燃料相關 聯的寄生負荷的系統，其中渦輪機與EGR系統一體地形成。該系統 將使用低值熱量來提高由渦輪機所消耗的燃料的溫度。

發明內容

根據本發明的一個實施例，一種用于提高燃料的溫度的系統，該 系統包括：渦輪機，其包括：用于朝渦輪機的壓縮機段引導進口流體 的進口系統以及用于燃燒燃料和空氣流的燃燒系統，其中該進口流體 包括空氣流和排氣流；以及排氣再循環(EGR)系統，其包括至少一個 EGR滑道(skid)和至少一個熱交換裝置，其中該至少一個EGR系統構 造成：從渦輪機的排氣段接收處于第一溫度的排氣流；其中該排氣流 包括處于第一水平的組分；允許排氣流進入EGR滑道，該EGR滑道 將組分降低到第二水平；允許排氣流以第二溫度離開EGR滑道并進 入進口系統；以及其中該至少一個熱交換裝置接收處于第一溫度的燃 料并排出處于第二溫度的燃料，同時一部分排氣流穿過該至少一個熱 交換裝置的一部分流動。

根據本發明的一個備選實施例，一種提高燃料的溫度的方法，該 方法包括：提供渦輪機，其中該渦輪機包括用于朝渦輪機的壓縮機段 引導進口流體的進口系統以及用于燃燒燃料和空氣流的燃燒系統，其 中該進口流體包括空氣流和排氣流；以及提供排氣再循環(EGR)系統， 其包括至少一個EGR滑道和至少一個熱交換裝置；從渦輪機的排氣 段接收處于第一溫度的排氣流，其中排氣流包括處于第一水平的組 分；將組分降低到第二水平；允許排氣流以第二溫度離開EGR滑道 并允許排氣流進入進口系統；以及其中該至少一個熱交換裝置接收處 于第一溫度的燃料；以及排放處于第二溫度的燃料，同時一部分排氣 流穿過該至少一個熱交換裝置的一部分流動。

附圖說明

圖1是示出根據本發明的第一實施例的用于加熱由渦輪機所消耗 的燃料的系統的實例的示意圖。