[發明專利]空氣分離、功率生成的集成

有效

• 申請號: 201280025392.6
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN104040274A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: G.J.帕努焦;R.F.德爾內維奇;M.M.沙
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 譚佐晞;譚祐祥

技術領域

本發明涉及一種空氣分離和功率生成(power?generation)的方法及設備，其中在設計運轉條件期間，壓縮空氣流被引入到空氣分離單元中并且通過低溫精餾(cryogenic?rectification)而分離以產生一種或多種產物，而且在調低(turn-down)運轉條件期間，由壓縮空氣流的一部分形成的燃燒空氣蒸汽(combustion?air?steam)被引入到燃燒器中以支持燃料的燃燒，并且生成了加熱和加壓燃燒流(combustion?stream)，該加熱和加壓燃燒流在渦輪中膨脹以生成電功率。?

背景技術

在空氣分離單元的運轉壽命期間，有時并未利用裝置(plant)的全部生產力來制造產物。例如，當電功率處于峰值時的時段期間(例如，在夏季期間工作日午后)，通過調低裝置的生產率來減少(shed)至空氣分離單元(“ASU”)的功率負荷(power?load)可能是經濟的。從ASU至客戶的產物的總流量通過使儲存的液體產物氣化并使其與來自ASU的產物相混合而保持。在減少負荷(load?shedding)期間所使用的液體通過在電功率具有相對較低價值時的時段期間(例如，工作日傍晚和周末)增大液體生產率而再生。減少負荷是經濟的，因為在高峰時段期間出售(或節省)的增量功率(incremental?power)的價值遠遠抵消了與在傍晚期間所需的附加功率相關聯的成本以及重制液體的生產力所需的額外資金。?

除了減少負荷之外，存在若干其它方案，其中可能存在未充分利用的過剩的ASU生產力。例如，可能存在向對產物有多變需求的客戶供應的設施(facility)，而ASU生產率將響應于該需求而升高或降低。或者，可能存在若干獨立裝置的包體(enclave)，其中整個ASU或多個ASU可開啟或關閉以滿足客戶需求。

如將要討論的，本發明提供了一種方法及設備，其中不同于現有技術，主空氣壓縮機在ASU被調低的時段期間并未調低，以便允許使用來自主空氣壓縮機的過剩壓縮空氣，用以支持燃料的燃燒并由此產生了加熱燃燒產物，該加熱燃燒產物在連接到發電機上的渦輪中膨脹以生成電功率。電功率可供應至電網或用來向主空氣壓縮機供能，從而通過將這些功率供應至電網而實現經濟效益，或降低向主空氣壓縮機供能所涉及的電功率成本。?

發明內容

在一方面，本發明提供了一種分離空氣和生成電功率的方法，其中空氣在主空氣壓縮機中被壓縮以產生壓縮空氣流。在壓縮空氣流被預純化之前或之后，燃燒空氣流(combustion?air?stream)由壓縮空氣流的至少一部分形成。在設計運轉條件期間，壓縮空氣流被引入到空氣分離單元中，并且空氣通過低溫精餾而被分離以產生一種或多種產物。在不產生或以較小的速率產生一種或多種產物的調低運轉條件期間，燃燒空氣流和燃料流被引入到燃燒器中。燃料借助于燃燒空氣流在燃燒器中燃燒，從而產生了加熱和加壓燃燒流，該加熱和加壓燃燒流在連接到發電機上的渦輪中膨脹以生成電功率。主空氣壓縮機運轉，從而使得壓縮機產生了壓縮空氣流，由此使得在調低運轉條件期間可獲得過剩的壓縮空氣以產生壓縮空氣流的至少一部分，并且生成電功率。

渦輪產生排出流，并且在將燃燒空氣流引入到燃燒器中之前，排出流可將熱量間接地傳遞至燃燒空氣流。進一步地，燃燒器可以是燃氣渦輪(gas?turbine)的燃燒器，而膨脹器可以是燃氣渦輪的膨脹器。燃燒空氣流進一步被壓縮，并且被引入到燃燒器中。

在排出流將熱量間接地傳遞至燃燒空氣流之前，燃燒空氣流可以用水分(moisture)來飽和(saturate)。在特定實施例中，蒸汽流在冷凝器中被冷凝以產生冷凝流。冷凝流在泵中被泵送，以產生第一加壓水流，第一加壓水流與第二加壓水流結合以產生結合水流。該結合水流在冷凝器中通過與蒸汽流的間接熱交換而被加熱，以產生加熱水流。加熱水流在飽和器(saturator)中與燃燒空氣流逆流地接觸，以產生用水分和底產物液體(bottoms?liquid)來飽和的燃燒空氣流。底產物液體的至少一部分被再循環以形成第二加壓水流。

在用水分使該燃燒空氣流飽和的另一個特定實施例中，水流在泵中被泵送以產生加壓水流。加壓水流在定位于渦輪與同流換熱器之間的水加熱器中用排出流而被加熱，以至少部分地產生加熱水流，同流換熱器在從排出流至燃燒空氣流的間接熱量傳遞中使用。加熱水流在飽和器中與燃燒空氣流逆流地接觸，以產生用水分和底產物液體來飽和的燃燒空氣流。水流通過使底產物液體與補充水流結合而形成。