[發(fā)明專利]具有排氣再循環(huán)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電站

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380011682.X
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN104204463A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: E.本茨;J.黑拉特;H.韋特施泰因;R.派內(nèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 阿爾斯通技術(shù)有限公司
• 主分類號: F02C7/04
• 分類號: F02C7/04;F01K13/02;F01K23/10;F02C3/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強(qiáng);嚴(yán)志軍

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于運(yùn)行具有不同的氣體成分的兩個進(jìn)氣流的燃?xì)鉁u輪的方法，并且涉及具有分開的壓縮機(jī)進(jìn)氣口的燃?xì)鉁u輪。

背景技術(shù)

再循環(huán)是可基本用來在燃?xì)鉁u輪中實現(xiàn)大多數(shù)不同的可行目的的技術(shù)。因而，例如，為了控制排放，減少用于二氧化碳分離的排氣體積等。在燃?xì)鉁u輪中的排氣再循環(huán)中，大量排氣從總的排氣子流中分流且通常在冷卻和凈化之后再次輸送到渦輪的質(zhì)量進(jìn)氣流或渦輪壓縮機(jī)。排氣成分顯著不同于新鮮環(huán)境空氣的成分。傳統(tǒng)上，再循環(huán)的排氣子流與來自環(huán)境的新鮮空氣混合，并且這個混合物后續(xù)輸送到壓縮機(jī)。

有利地，通過排氣再循環(huán)，可增大排氣中的二氧化碳的分壓，以便減少具有二氧化碳分離的發(fā)電站的功率損失和效率損失。另外，提出排氣再循環(huán)，以便減少燃?xì)鉁u輪的進(jìn)氣中的氧含量，以便從而減少NOx排放。

為了進(jìn)行排氣再循環(huán)，例如，US7536252?B1描述了一種方法來控制渦輪機(jī)的排氣再循環(huán)流，排氣再循環(huán)流通過排氣再循環(huán)系統(tǒng)返回到渦輪機(jī)的入口。在這個方法中，確定包含渦輪機(jī)的進(jìn)氣流中的排氣子流的份額的期望的排氣再循環(huán)份額，并且將實際值設(shè)定成期望值。

EP?2248999公開了一種用于排氣再循環(huán)的發(fā)電站和一種用于運(yùn)行這個類型的發(fā)電站的方法，其中，根據(jù)負(fù)荷來控制再循環(huán)速率和再循環(huán)的排氣被再次冷卻到的溫度。

為了能夠使排氣再循環(huán)，在現(xiàn)有技術(shù)中提出了提供吹送器，以便克服再循環(huán)管線、在用于再循環(huán)的排氣的再冷卻器等中的壓力損失。備選地，存在若干方案，其中，再循環(huán)管線、用于再循環(huán)的排氣的冷卻器等設(shè)計成大到使得流速和因此壓力損失低到使得在排氣管線中的過壓足以使排氣返回。兩個解決方案較大且成本高，并且在發(fā)電站中需要額外的空間。具體而言，使用吹送器進(jìn)一步損害發(fā)電站的功率和效率。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的一個目的是詳細(xì)描述一種方法來使具有排氣再循環(huán)的燃?xì)鉁u輪可靠地運(yùn)行，而不使用吹送器來克服再循環(huán)管線的壓力損失。

另外，本公開的主題是適于實現(xiàn)該方法的燃?xì)鉁u輪發(fā)電站。

具有排氣再循環(huán)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電站包括燃?xì)鉁u輪、廢熱回收蒸汽發(fā)生器、排氣分流器，以及還有再循環(huán)管線，排氣分流器將排氣分成用于再循環(huán)到燃?xì)鉁u輪的進(jìn)氣流中的第一排氣子流和排出到環(huán)境中的第二排氣子流。典型地，至少一個排氣再冷卻器布置在再循環(huán)管線中。

燃?xì)鉁u輪包括：具有進(jìn)氣口橫截面的壓縮機(jī)；燃燒室，其在壓縮機(jī)之后，并且壓縮氣體與燃料一起在燃燒室中燃燒；以及渦輪，熱燃燒氣體在渦輪中膨脹；以及還有軸。

公開的方法的區(qū)別在于，規(guī)定了再循環(huán)的第一排氣子流的目標(biāo)質(zhì)量流量，并且再循環(huán)的第一排氣子流輸送到壓縮機(jī)入口的區(qū)域中，其中，新鮮空氣進(jìn)氣流加速到一程度，使得總壓力和靜壓力之間的差大于或等于為了將目標(biāo)質(zhì)量流量的再循環(huán)的第一排氣子流吸入壓縮機(jī)入口中所需要的壓力差。

由于壓縮機(jī)的進(jìn)氣流中的靜壓力被降低，所以用于使排氣再循環(huán)的壓力差增大，并且可省略排氣吹送器。

為了簡化，目標(biāo)質(zhì)量流量可規(guī)定為固定值或根據(jù)燃?xì)鉁u輪的運(yùn)行狀況來確定。目標(biāo)質(zhì)量流量可規(guī)定為絕對值或規(guī)定為相對于當(dāng)前狀態(tài)的相對值。例如，可將其確定為與濃度、溫度、燃燒室脈動或另一個變量的期望值/實際值偏差成比例。

典型地，再循環(huán)的第一排氣子流輸送到壓縮機(jī)入口的區(qū)域中，其中，新鮮空氣的進(jìn)氣流加速到一程度，使得總壓力和靜壓力之間的差大于總壓力的1%。

根據(jù)方法的一個方案，再循環(huán)的第一排氣子流輸送到壓縮機(jī)入口的區(qū)域中，其中，進(jìn)氣流加速到一程度，使得環(huán)境壓力和靜壓力之間的差大于再循環(huán)管線和再循環(huán)管線中的所有配件中的壓力損失的總和與排氣分流器中相對于環(huán)境壓力的過壓之間的差。

典型地，排氣分流器中的靜壓力比環(huán)境壓力更高，以便克服后面的排氣管線和在煙囪的前面的排氣處理裝置(諸如例如CO₂分離裝置)中的壓力損失。因此，總體上，可增加壓力以將再循環(huán)的排氣輸送到壓縮機(jī)入口中。

基于壓縮機(jī)進(jìn)氣流在進(jìn)入壓縮機(jī)中之前，特別是在進(jìn)氣噴嘴(還稱為鐘形口)中或在入口噴嘴的上游不遠(yuǎn)處的高的加速度，在壓縮機(jī)入口中在壓縮機(jī)進(jìn)氣口之前獲得顯著的壓力梯度。通過改變再循環(huán)的第一排氣子流輸送到壓縮機(jī)入口所處的位置，可開環(huán)或閉環(huán)地控制驅(qū)動壓力梯度且因此控制再循環(huán)的第一排氣子流的量。越靠近壓縮機(jī)進(jìn)氣口輸送再循環(huán)的第一排氣子流，驅(qū)動壓力梯度且因此再循環(huán)的第一排氣子流的量就越大。