[發明專利]具有氮氣引入的燃氣輪機

無效

• 申請號: 201010115743.5
• 申請日: 2010-01-27
• 公開（公告）號: CN101892904A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: A·M·羅德威爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C3/20
• 分類號: F02C3/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本發明的方面涉及聯合循環動力裝置，且更具體而言，涉及其中將壓力較低的氮氣引導到燃氣輪機入口的聯合循環動力裝置。

背景技術

在吹氧整體氣化聯合循環(IGCC)或天然氣重整聯合循環(NGRCC)動力裝置中，可從空氣分離單元(ASU)獲得氮氣，該氮氣可被用作燃料稀釋劑來抑制NOx的形成。該氮氣通常被直接噴射到燃燒器中或與燃料混合。

用于燃氣輪機NOx抑制的來自空氣分離單元的氮氣僅可在大氣壓力或者較低的壓力獲得。因此，不論氮氣是分開噴射還是在燃料中混合，除了降低了裝置效率的大的附加動力消耗成本之外，還需要相當高的設備成本來壓縮氮氣。此外，得到的噴射到燃燒器中的大質量流量引起燃氣輪機循環和構件設計的挑戰，例如由于高渦輪流量造成的高壓力比、高渦輪馬赫數和構件壽命影響。

此外，氮氣噴射到燃燒器中或氮氣與燃料的混合要求在將氮氣壓縮、混合和流量控制操作整體化的過程中的較高水平的操作和控制復雜性。結果，經常忽視了氮氣的用途而將氮氣排出。然而，在這些情形中，通常還需要用蒸氣減輕NOx排放，導致了性能損失，增加了資金成本和操作成本。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供一種動力裝置，該動力裝置包括壓縮機，入口空氣在該壓縮機中被壓縮以用于燃燒操作，并且該動力裝置包括從空氣供給接收和除去氮氣的分離單元，以及聯接在分離單元和設置在壓縮機的上游且與壓縮機流連通的入口上的系統，該系統從分離單元接收氮氣并且將氮氣傳送到入口。

根據本發明的另一個方面，提供一種動力裝置，該動力裝置包括壓縮機，入口空氣在該壓縮機中被壓縮以用于發生在壓縮機下游的燃燒器中的燃燒操作，并且該動力裝置包括從空氣供給接收和除去氮氣的分離單元，以及聯接在分離單元和設置在壓縮機的上游且與壓縮機流連通的入口上的系統，該系統從分離單元接收氮氣并且將氮氣的第一部分傳送到入口并且將氮氣的第二部分傳送到壓縮機。

根據本發明的又一方面，提供一種操作動力裝置的方法，該方法包括從空氣供給除去氮氣，以及將被除去的氮氣傳送到設置在壓縮機的上游且與壓縮機流連通的入口，入口空氣在該壓縮機中被壓縮以用于燃燒操作。

根據以下結合附圖的描述，這些和其它優點和特征將變得更加清楚。

附圖說明

視為本發明的主題在本說明書的結論部分的權利要求書中具體指出并清楚地主張權利。根據以下結合附圖的詳細描述，本發明的前述和其它特征以及優點將變得清楚，在附圖中：

圖1是按照本發明的實施例的示例性聯合循環動力裝置的示意圖。

詳細描述參照附圖舉例描述了本發明的實施例以及優點和特征。標號列表10動力裝置；20燃氣輪機；30壓縮機；40燃燒器；50渦輪；60過濾器殼體；61分配歧管；70HRSG；80蒸汽渦輪；90煙道；110ASU；120系統；121第一部分；122第二部分；130減壓裝置；140熱交換器；150閥；151第二壓縮機；

具體實施方式

參照圖1，提供了動力裝置10，例如聯合循環動力裝置、整體氣化聯合循環(IGCC)動力裝置或天然氣重整聯合循環(NGRCC)動力裝置。一般而言，動力裝置10包括燃氣輪機20。燃氣輪機20包括：壓縮機30，入口空氣在其中被壓縮以用于燃燒操作；燃燒器40，其中發生燃燒；以及渦輪50，其中利用了燃燒產物以用于產生動力。此外，設置了過濾器殼體60作為在壓縮機30上游的壓縮機30的入口，入口空氣通過該殼體60從大氣前進到壓縮機30。而且，熱回收蒸汽發生器(HRSG)70緊鄰渦輪50的排氣流并且產生被蒸汽渦輪80用來進一步產生動力的蒸汽。聯接在HRSG?70上的煙道90用來將剩下的產物釋放到大氣中。

如圖1所示，分離單元110，如空氣分離單元(ASU)110，從空氣供給接收和除去氮氣N₂，該空氣供給可由燃氣輪機20周圍的大氣提供。這里，被除去的氮氣將通常基本上但不完全是純凈的。此外，應該理解的是，ASU?110可從空氣供給接收和除去氮氣以及其它組分。

系統120在其第一部分121處聯接在分離單元110上并且在其第二部分122處聯接在過濾器殼體60、壓縮機30，或在一些情形中連接在燃燒器40上。這樣，系統120構造成將從空氣供給除去的氮氣和任何其它組分(下文將其組合統稱為“氮氣”)傳送到過濾器殼體60、壓縮機30或燃燒器40。

在氮氣被傳送到過濾器殼體60的情況下，傳送點可位于過濾器殼體60的上游入口附近。這樣，被傳送的氮氣在被傳送的氮氣和入口空氣沿著過濾器殼體60的軸向長度前進時有機會與入口空氣混合。