[發明專利]用于操作功率產生系統的系統和方法

無效

• 申請號: 201080007842.X
• 申請日: 2010-01-25
• 公開（公告）號: CN102439273A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: R·D·斯蒂爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/22
• 分類號: F02C7/22;C10K1/00;C10K1/08;C10K1/04;C10J3/84
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本發明大體涉及功率產生系統，并且更特別地涉及用于為整體氣化聯合循環功率產生系統提供燃料的方法和系統。

背景技術

至少一些已知的功率產生系統濕潤進入燃氣渦輪發動機的氣體。濕潤氣體中的水分傾向于增加供入燃氣渦輪發動機的質量，使得燃氣渦輪發動機的效率的增加得以實現。氣體的濕潤利用能量以蒸發增添到氣體流中的水。另外，功率產生系統也可干燥被供給到氣化器中的固態燃料。干燥典型地通過在注入氣化器之前使惰性氣體流與燃料接觸來執行。燃料中的水分利用來自燃料的能量進行蒸發。用來濕潤氣體的能量和用來干燥燃料的能量是對系統的損失并且該損失傾向于降低系統的效率。

發明內容

在一個實施例中，燃料供應系統包括燃料流的供應和氣體流的供應，其中，燃料包括在第一預定范圍內的一定量的水分，氣體包括在第二預定范圍內的一定量的水分并且第二預定范圍比第一預定范圍小。燃料供應系統還包括容器，其構造成接收燃料流和氣體流，混合燃料流和氣體流并且將燃料流和氣體流分離，其中，水分從燃料流轉移至氣體流。

在另一實施例中，操作燃料供應系統的方法包括接收含碳燃料流，該燃料包括第一數量的水分，并且混合含碳燃料流和氣體流使得燃料中的第一數量的水分降低并且氣體中的第二數量的水分增加。氣體流包括一定量的熱量并且在混合期間該一定量的熱量中的至少一些轉移至燃料流。

在又一實施例中，整體氣化聯合循環功率系統包括燃料干燥器，其構造成接收燃料流、接收流體流、將水分從燃料轉移至氣體并且將熱量從氣體轉移至燃料。

附圖說明

圖1-3示出本文所描述的方法和系統的示范實施例。

圖1為示范整體氣化聯合-循環(IGCC)功率產生系統的示意圖；

圖2為根據本發明的一實施例的整體氣化聯合-循環(IGCC)功率產生系統的一部分的示意框圖；并且

圖3為根據本發明的另一實施例的整體氣化聯合-循環(IGCC)功率產生系統的一部分的示意框圖。

具體實施方式

以下詳細描述通過舉例而不是限制的方式示出本發明的實施例。預期的是，本發明具有廣泛應用以通過在工業、商業和家庭的應用中利用來自工藝的一部分的廢棄熱量以替換工藝的另外部分的熱量來節約能量。

就本文所用而言，以單數提出并且前面帶著單詞“一”或“一個”的元件或者步驟應該理解為不排除多個元件或者步驟，除非這種排除被明確地提出。此外，對本發明的“一個實施例”的參考不意圖被解釋為排除也具有所提出特征的另外實施例的存在。

圖1為示范整體氣化聯合-循環(IGCC)功率產生系統10的原理圖。IGCC系統10通常包括主空氣壓縮機12、流體連通地聯接到壓縮機12的空氣分離單元(ASU)14、流體連通地聯接到ASU?14的氣化器16、流體連通地聯接到氣化器16的合成氣體冷卻器18、流體連通地聯接到合成氣體冷卻器18的燃氣渦輪發動機20和流體連通地聯接到合成氣體冷卻器18的蒸汽渦輪22。在不同的實施例中，氣化器16和合成氣體冷卻器18聯合成單個整體容器。

在操作中，壓縮機12壓縮隨后被引入ASU?14的外界空氣。在示范實施例中，除來自壓縮機12的壓縮空氣外，來自燃氣渦輪發動機的壓縮機24的壓縮空氣也供應到ASU?14。可選地，來自燃氣渦輪發動機的壓縮機24的壓縮空氣供應到ASU?14，而不是來自壓縮機12的壓縮空氣供應到ASU?14，在示范實施例中，ASU?14利用壓縮空氣以產生由氣化器16所用的氧氣。更具體地，ASU?14將壓縮空氣分離成單獨的氧氣(O₂)流和副產物氣體流，副產物氣體流有時被稱作“工藝氣體”。O₂流被引入氣化器16用于產生部分燃盡的氣體，本文中稱作“合成氣體”，其作為燃料由燃氣渦輪發動機20使用，如下文將更詳細地描述的。

由ASU?14產生的工藝氣體包括氮氣并且將在本文中被稱作“氮工藝氣體”(NPG)。NPG也可包括其它氣體，諸如但不限于，氧氣和/或氬氣。例如，在示范實施例中，NPG包括在約95％和約100％之間的氮氣。在示范實施例中，至少一些NPG流從ASU?14排出到大氣，并且至少一些NPG流注入在燃氣渦輪發動機的燃燒器26內的燃燒區(未示出)以便于控制發動機20的排放，并且更具體地以便于降低燃燒溫度和降低來自發動機20的一氧化二氮的排放。在示范實施例中，IGCC系統10包括用于在氮工藝氣體流注入燃氣渦輪發動機的燃燒器26的燃燒區之前壓縮氮工藝氣體流的壓縮機28。