[發明專利]具有氮冷卻式燃氣輪機的整體氣化聯合循環系統

無效

• 申請號: 201110335909.9
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102454482A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: B·D·加迪納
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/18
• 分類號: F02C7/18;F02C7/143;F02C3/34;F02C7/224
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;譚祐祥

技術領域

本申請主要涉及燃氣渦輪發動機，且更具體地涉及具有閉合回路氮冷卻以及排放物控制的燃氣渦輪發動機。

背景技術

公知的整體氣化聯合循環(″IGCC″)動力生成系統可包括與至少一個動力產生渦輪系統相整合的氣化系統。例如，公知的氣化器可將諸如煤的燃料與空氣或氧、蒸汽以及其它添加劑的混合物轉化成部分燃燒氣體的輸出，通常稱為″合成氣″。這些熱燃燒氣體可供送至燃氣渦輪發動機的燃燒器。燃氣渦輪發動機繼而向發電機供能以產生電功率或用以驅動其它類型的負載。來自于燃氣渦輪發動機的排氣可供送至熱回收蒸汽發生器，以便生成用于蒸汽輪機的蒸汽。由蒸汽輪機產生的動力也可驅動發電機或其它類型的負載。類似類型的動力生成系統也可為公知的。

公知的氣化過程還可產生氮流。例如，空氣分離單元可用于產生供送至氣化器的氧。空氣分離單元可通過將供送的空氣中的氧與氮分離來產生氧。一部分氮可用于控制燃氣渦輪發動機所產生的排放物或用于增大渦輪的功率輸出。例如，氮可噴射到燃氣渦輪發動機的燃燒區中，以便降低燃燒溫度和降低一氧化二氮(″NOx″)的排放物。燃氣渦輪發動機的渦輪區段經冷卻以將構件溫度保持在可容許的材料極限。由從壓縮機區段抽出的空氣所提供的冷卻降低了發動機功率輸出和熱耗率(heat?rate)。

因此，期望有一種改進的整體氣化聯合循環動力生成系統。此種IGCC系統優選將使用為生產目的而在其中產生的所有或大部分氮，同時改善整體的IGCC輸出和熱耗率。

發明內容

因此，本申請提供了一種整體氣化聯合循環系統。該整體氣化聯合循環系統可包括氮源、燃燒器以及渦輪。來自于氮源的氮流穿過渦輪并冷卻渦輪，且然后流入燃燒器中。

本申請還提供了一種操作整體氣化聯合循環系統的方法。該方法可包括產生氮流、使氮流流過燃氣輪機、在氮流流過燃氣輪機時加熱氮流、將現在加熱的氮流的一部分噴射到燃燒器中，以及降低燃燒器操作溫度。

本申請還提供了一種整體氣化聯合循環系統。該整體氣化聯合循環系統可包括用于產生氮流的空氣分離單元、用于壓縮氮流的壓縮機、燃燒器以及渦輪。壓縮的氮流穿過渦輪并冷卻渦輪，且然后流入燃燒器中。

本領域的普通技術人員通過查閱以下詳細描述，同時結合多個附圖和所附權利要求，本申請的這些及其它特征和改進將變得明顯。

附圖說明

圖1為燃氣渦輪發動機的簡圖。

圖2為燃氣輪機的多個級的簡圖。

圖3為可如本文所述那樣的具有氮冷卻式燃氣輪機的整體氣化聯合循環系統的一部分的簡圖。

圖4為具有氮冷卻式燃氣輪機的整體氣化聯合循環系統的備選實施例。

圖5為具有氮冷卻式燃氣輪機的整體氣化聯合循環系統的備選實施例。

圖6為具有氮冷卻式燃氣輪機的整體氣化聯合循環系統的備選實施例。

零件清單

100?燃氣渦輪發動機

110?壓縮機

120?空氣流

130?燃燒器

140?燃料流

150?燃燒氣流

160?渦輪

170?轉子

180?發電機

190?渦輪級

200?第一級

210?第一級噴嘴

220?第一級輪葉

230?第二級

240?第二級噴嘴

250?第二級輪葉

260?第三級

270?第三級噴嘴

280?第三級輪葉

290?熱氣體通路

300?尖頂(tip)罩蓋

350?整體氣化聯合循環系統

360?空氣分離單元

370?氮流

380?氮壓縮機

390?壓力控制閥

400?靜止構件冷卻流

410?旋轉構件冷卻流

420?三通閥

430?燃燒器流

440?返回流

450?氮冷卻器

460?整體氣化聯合循環系統

470?燃料加熱器

480?整體氣化聯合循環系統

490?混合流

500?溫度控制閥

510?整體氣化聯合循環系統

520?附加氮流

530?混合氮流

540?混合閥