[發明專利]催化燃燒體系

有效

• 申請號: 201010135267.3
• 申請日: 2003-09-26
• 公開（公告）號: CN101798960A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 蘇適;A·C·比斯;C·W·馬爾利特
• 申請（專利權）人: 聯邦科學和工業研究組織
• 主分類號: F02C3/22
• 分類號: F02C3/22;F02C7/08;F02C9/40;F02C3/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任宗華

本申請是申請日為2003年9月26日、申請號為03824823.9、 發明名稱為“催化燃燒體系”的專利申請的分案申請。

發明領域

本發明涉及催化燃燒。

發明背景

已開發出催化燃燒氣體的渦輪機(turbine)體系替代常規 的工業氣體渦輪機，其燃燒天然氣，但具有超低的NO_x釋放。這 種渦輪機的特征之一是由于高的入口溫度(＞850℃)導致要求在 渦輪機的入口處冷卻，所述高的入口溫度來自于高濃度甲烷的燃 燒。通過將來自壓縮機排出管的大量空氣旁接到渦輪機入口和渦 輪機的第一分段裝置(stage)內來實現這種冷卻。然而，若空 氣含有甲烷，則會導致大量未燃燒的甲烷流過渦輪機并進入大氣 內。這不僅沒有充分利用甲烷，而且破壞環境和浪費能源。

催化燃燒渦輪機體系的另一應用是由廢氣發電，所述廢氣具 有比天然氣低的甲烷濃度。然而，以前的這種嘗試具有數種難度： 必須注射支持燃料(例如天然氣)到催化燃燒器內以維持有效的 燃燒，不能有效地處理甲烷小于2mol％的氣流，必須過度提高氣 流的壓力，從而降低體系總的電輸出量，和難以控制在燃燒器的 出口處的氣體溫度在低于800℃的恒定數值下，以便不要求在渦 輪機入口處的冷卻，和具有處理廢氣的問題，所述廢氣就其本性 來說具有波動的組成。

發明概述

因此，在本發明的一個實施方案中，希望提供一種催化燃燒 的氣體渦輪機體系，它利用具有基本上恒定和低濃度燃料的氣 體。

根據本發明的第一方面，提供一種體系，該體系用于提供燃 料以驅動催化燃燒氣體的渦輪機體系，其中提供燃料的該體系包 括混合器，具有出口流體和至少兩種入口流體以及壓縮機，具有 入口流體，混合器的出口流體連接至壓縮機的入口流體，其中在 體系的操作過程中，控制所述至少兩種入口流體，以便混合器的 出口流體隨時間流逝具有基本上恒定的組成。

優選地，混合器的出口流體具有低濃度的烴。

優選地，混合器的出口流體基本上是氣體。

優選地，混合器的出口流體具有低濃度的甲烷。

優選地，出口流體具有0.5-1.5mol％的甲烷濃度。

優選地，出口流體具有約1mol％的甲烷濃度。

優選地，在混合器的所述至少兩種入口流體中，至少一種入 口流體具有非常低濃度的甲烷和至少一種其它的入口流體具有 高濃度的甲烷。

優選地，在混合器的所述至少兩種入口流體中，至少一種入 口流體具有0-1.5mol％的甲烷濃度和至少一種其它的入口流體 具有超過20mol％的甲烷濃度。

優選地，混合器的操作溫度為約20℃。

優選地，混合器的操作壓力為約常壓。

優選地，壓縮機的壓縮比為約2。

優選地，壓縮機具有壓力小于3.5bar(絕對)的出口流體。

優選地，壓縮機的出口流體的壓力為約2bar(絕對)。

優選地，壓縮機的出口流體的溫度為100-200℃。

優選地，壓縮機是軸向流動的壓縮機。

或者，壓縮機是徑向流動的壓縮機。

優選地，混合器的所述至少兩種入口流體中的至少一種是來 自煤礦通風(yentilation)空氣的流體，其具有非常低的甲烷 濃度。

優選地，體系進一步包括第一洗滌器，該第一洗滌器具有入 口流體和氣體出口流體，所述氣體出口流體連接至混合器的所述 至少兩種入口流體中的至少一種，和入口流體是通風空氣的流 體，其中該第一洗滌器經固體出口流體從通風空氣中除去顆粒。

優選地，第一洗滌器包括濕法洗滌器和過濾器。

優選地，第一洗滌器除去直徑大于和等于0.5微米的顆粒。

優選地，洗滌器還經硫出口流體除去硫化合物。

優選地，第一洗滌器除去硫化合物，以便在氣體出口流體中 硫化氫和二氧化硫的濃度分別不大于10ppm和5ppm。

優選地，混合器的所述至少兩種入口流體中的至少一種其它 的流體是煤礦排放(drainage)氣體的流體。

優選地，體系進一步包括第二洗滌器，該第二洗滌器具有入 口流體和氣體出口流體，所述氣體出口流體連接至混合器的所述 至少兩種入口流體中的至少一種其它的流體，和入口流體是煤礦 排放氣體的流體，其中該第二洗滌器經固體出口流體從排放氣體 中除去顆粒。