[發明專利]用于渦輪機系統的燃料重整器系統

無效

• 申請號: 201210020499.3
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102619623A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 金基亨;H·凱林;A·R·罕
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/22
• 分類號: F02C7/22
• 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

本文中公開的本主題涉及渦輪機的領域，并且更特別地涉及用于渦輪機的燃料重整器系統。

背景技術

總體上，燃氣渦輪發動機燃燒燃料/空氣混合物，其釋放熱能以形成高溫氣體流。高溫氣體流經由熱氣體路徑引導到渦輪。渦輪將來自高溫氣體流的熱能轉化成旋轉渦輪軸的機械能。渦輪可用于各種應用中，諸如用于提供動力到泵或發電機。

在燃氣渦輪中，隨著燃燒氣體流溫度增加發動機的效率增加。不幸地是，更高的氣體流溫度產生更高水平的氮氧化物(NOx)，這是受到聯邦和州管制的排放物。因而，存在在有效率的范圍內操作燃氣渦輪與同時還確保NOx的輸出保持在批準的水平之下之間的小心的平衡運作。存在用于達到低NOx水平的各種方法。例如，在燃燒之前確保燃料與空氣的良好混合將引起較低的排放物。其它方法包括修改排氣煙筒以收集污染物或利用排氣再循環系統以從排氣中剔除污染物。

發明內容

根據本發明的一個方面，渦輪機系統包括：具有壓縮器進口和壓縮器出口的壓縮器部分；操作地連接到壓縮器部分的渦輪部分；燃燒器，其具有流體連接到壓縮器出口的燃燒器進口和流體連接到渦輪部分的燃燒器出口；和重整器，其具有流體連接到壓縮器出口的重整器進口和流體連接到燃燒器進口的重整器出口。重整器部分地燃燒來自壓縮器部分的空氣和燃料以形成富氫合成氣體。

根據本發明的另一方面，用于渦輪機系統的重整燃料的方法包括：將壓縮空氣從壓縮器部分傳遞到重整器；傳遞燃料到重整器；通過部分燃燒壓縮空氣和燃料來重整燃料以形成富氫合成氣體；并且導引富氫合成氣體到流體連接壓縮器部分和渦輪部分的燃燒器。

從結合附圖的以下描述中這些和其它優點和特征將變得更加顯而易見。

附圖說明

視作本發明的本主題在說明書的總結處的權利要求中特別地指出并且明確地要求權利。本發明的上述和其它特征及優點從結合附圖的以下詳細描述中顯而易見，其中：

圖1是示出根據示范實施例的一個方面包括燃料重整器系統的渦輪機系統的示意圖；

圖2是示出根據示范實施例的另一方面包括燃料重整器系統的渦輪機系統的示意圖；

圖3是示出根據示范實施例的又一方面包括燃料重整器系統的渦輪機系統的示意圖；

詳細描述根據附圖以實例的方式解釋了本發明的實施例，連同優點和特征。

具體實施方式

根據圖1，根據示范實施例的渦輪機系統大體在2處指示。渦輪機系統2包括壓縮器部分4，其具有壓縮器進口6和壓縮器出口7。壓縮器部分4通過共用壓縮器/渦輪軸11操作地連接到渦輪部分10。渦輪部分10包括如以下將更全面地詳細描述的接收燃燒氣體的渦輪進口12和渦輪出口13。渦輪出口13提供動力到諸如發生器、泵等用動力推動的構件。壓縮器部分4還通過燃燒器15聯結到渦輪部分10。燃燒器15包括流體連接到壓縮器出口7的燃燒器進口17和流體連接到渦輪進口12的燃燒器出口18。燃燒器15還流體連接到燃料系統22，其輸送諸如天然氣的燃料到渦輪機系統2。如以下將全面地討論地，燃料系統22包括流體連接到燃燒器進口17的第一燃料回路23和流體連接到重整器系統30的第二燃料回路24。

重整器系統30包括重整器32，其在示出的示范實施例中表現出催化部分氧化(CPOX)重整器34的形式。當然，應當理解還可采用其它類型的重整器。CPOX重整器34包括流體連接到壓縮器出口6的重整器進口36和通過第一燃料回路23流體連接到燃燒器進口17的重整器出口37。如以下將更全面地討論地，重整器系統30還包括壓縮器部件40，其將從壓縮器部分4流出的壓縮空氣的壓力提升到處于類似于流過第二燃料回路24的燃料的壓力的壓力。在圖1中示出的示范實施例中，壓縮器部件40包括通過第一管路44流體連接到壓縮器出口6的壓縮器部件進口42和通過第二管路48流體連接到重整器進口36的壓縮器部件出口46。第三管路50通過第一燃料回路23將重整器出口37與燃燒器進口17流體連接。可選地，壓縮器部件40可如圖所示在重整器出口37與燃燒器進口17之間流體連接。在任一種情形中，CPOX重整器34燃燒來自壓縮器部分4的空氣和來自燃料系統22的燃料以形成引入燃燒器15的富氫合成氣體。富氫或摻雜H2的合成氣體與流過第一燃料回路23的額外燃料混合以形成用于為渦輪部分10提供動力的可燃燒混合物。