[發(fā)明專利]用于冷卻燃氣渦輪構件的系統(tǒng)和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110080230.X
• 申請日: 2011-03-23
• 公開（公告）號: CN102200057A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設計）人: M·馬亨德拉;A·K·阿南德;V·穆泰亞
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/18
• 分類號: F02C7/18;F01D25/12;F02C3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周心志;譚祐祥

技術領域

本文所公開的主題涉及燃氣渦輪(gas?turbine)，且更特定而言涉及燃氣渦輪中的冷卻機構。

背景技術

整合氣化組合循環(huán)(IGCC)系統(tǒng)越來越多地用于動力生產。IGCC使用氣化過程自諸如煤、重石油殘渣、生物質等等的燃料源產生合成氣體(合成氣)。合成氣在燃氣渦輪中用作燃料來產生電流。IGCC系統(tǒng)可有利地用于通過諸如預燃碳捕獲的機制來降低二氧化碳(CO₂)排放。

IGCC動力設施采用預燃系統(tǒng)用于CO₂捕獲。目前，自IGCC設施的CO₂捕獲不利于這種設施的性能，特別是在生產輸出和效率方面。此外，通過從渦輪的壓縮機提取空氣的常規(guī)方法來冷卻燃氣渦輪的固定構件和旋轉構件降低了渦輪效率，例如通過降低布雷登循環(huán)效率(Brayton?cycle?efficiency)。由于諸如下列因素而表現出這種效率損失：由于不可補充的流動(non-chargeable?flow)稀釋燃燒器出口溫度導致焚燒溫度降低，由于壓縮空氣繞過渦輪上游級所致的做功減少，以及，由于在主要氣體路徑中冷卻劑流混合的稀釋效果所致的潛在做功減少和相關聯(lián)的空氣動力效率損失。

發(fā)明內容

根據本發(fā)明的一方面，一種用于冷卻渦輪的構件的系統(tǒng)包括：至少一個輸入(input)，其與二氧化碳氣體源流體連通，二氧化碳氣體從由氣化單元自烴燃料所產生的合成氣體移除；以及，至少一個第一管道，其與至少一個輸入流體連通且被配置成將來自二氧化碳氣體源的二氧化碳氣體一部分轉移(divert)到渦輪的至少一個構件，渦輪被配置成燃燒該合成氣體。

根據本發(fā)明的另一方面，一種用于動力生產的系統(tǒng)包括：氣化單元，其被配置成從輸入燃料產生原料合成氣體；酸氣移除設施，其與氣化單元流體連通，該酸氣移除設施被配置成從原料合成氣體移除酸氣且產生潔凈的合成氣體，該酸氣包括二氧化碳氣體；燃氣渦輪，其被配置成燃燒潔凈的合成氣；以及，冷卻單元，其與酸氣移除裝置流體連通且被配置成將二氧化碳氣體的至少一部分轉移到燃氣渦輪的至少一個構件。

根據本發(fā)明的又一方面，一種用于冷卻渦輪的構件的方法包括：從由氣化過程所產生的合成氣體提取二氧化碳；使二氧化碳氣體前移(advance)到所述儲存系統(tǒng)；以及，將二氧化碳氣體的一部分轉移到渦輪以冷卻該渦輪的至少一個構件。

通過下文的描述，結合附圖理解，這些和其它優(yōu)點和特點將變得更顯然。

附圖說明

被認為是本發(fā)明的主題在所附的權利要求中特別地指出且明確地主張。通過結合附圖來理解下文的詳細的描述，本發(fā)明的前述和其它特點和優(yōu)點將顯然，其中：

圖1是示范性燃氣渦輪的截面圖；

圖2是具有CO₂捕獲的示范性整合氣化組合循環(huán)(IGCC)動力設施的方塊圖；

圖3是用于圖2的IGCC動力設施的示范性燃氣渦輪冷卻系統(tǒng)的圖示；

圖4是用于圖2的IGCC動力設施的示范性燃氣渦輪冷卻系統(tǒng)的圖示；以及

圖5是冷卻燃氣渦輪的示范性方法。

詳細描述參看附圖以舉例說明的方式解釋本發(fā)明的實施例，以及優(yōu)點和特點。

部件列表：

10????????組件

12????????轉子

14????????壓縮機

16????????動力渦輪

18????????燃燒腔室

20????????發(fā)電機

22????????廢氣

24????????旋轉構件

26????????固定構件

30????????動力生產設施

32????????氣化&洗滌單元(Scrubbing?Unit)

34????????變換反應器(Shift?Reactor)

36????????低溫氣體冷卻(LTGC)系統(tǒng)

38????????再循環(huán)/壓縮系統(tǒng)

40????????尾氣處理單元(TGTU)

42????????酸氣移除(AGR)

44????????CO₂富集系統(tǒng)

46????????壓縮和/或儲存單元

48????????飽和與加熱系統(tǒng)

50????????動力塊(Power?Block)

52????????空氣分離單元(ASU)

54，60????冷卻系統(tǒng)

62????????管道

64????????燃氣渦輪