[發明專利]燃氣和蒸汽輪機設備的運行方法及按此方法工作的設備

無效

• 申請號: 95192130.4
• 申請日: 1995-03-03
• 公開（公告）號: CN1143993A
• 公開（公告）日: 1997-02-26
• 發明（設計）人: 沃爾特·范瑟羅
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F01K25/00
• 分類號: F01K25/00;F01K23/10
• 代理公司: 柳沈知識產權律師事務所
• 代理人: 楊梧

本發明涉及一種燃氣和蒸汽輪機設備的運行方法，在該設備中，從燃氣輪機中排出的降低了壓力的工作介質中所含的熱量用來產生蒸汽，供接入一水-蒸汽循環回路的蒸汽輪機使用。在此，供燃氣輪機使用的工作介質通過在加入壓縮空氣條件下燃燒燃料而獲得。本發明還涉及一種按照此方法進行工作的燃氣和蒸汽輪機設備。

在這樣一種類型的燃氣和蒸汽輪機設備中，從燃氣輪機中排出的降低了壓力的工作介質中所含的熱量用來產生蒸汽并供蒸汽輪機使用。熱交換在一個串接在燃氣輪機之后的蒸汽發生器或余熱鍋爐內完成，其內設有管子或管束形式的加熱面。它們再次接入蒸汽輪機的水-蒸汽循環回路。水-蒸汽循環回路包括多個，例如兩個壓力級，其中，每個壓力級都具有一個預熱加熱面、一個蒸發器加熱面和一個過熱器加熱面。利用這樣一種，例如由歐洲專利0148973所公開的燃氣及蒸汽輪機設備，依據在蒸汽渦輪機的水-蒸汽循環回路內呈現的壓力比可達到一個50％-55％的熱力學效率。

本發明的目的在于，提供一上述種類的燃氣及蒸汽輪機設備的運行方法，利用該方法來提高效率。在一適合的燃氣及蒸汽渦輪機設備中、上述目的可采用特別簡單的手段來達到。

對本方法而言，上述目的按照本發明將通過下面方式來達到，即所產生的蒸汽在進入蒸汽輪機之前借助在氫-氧燃燒過程中產生的熱量被過度加熱，其中，氫氣是從燃料中在其燃燒過程中分離而得。

本發明基于這樣的考慮，使在原燃氣及蒸汽輪機作業中產生的被過熱的蒸汽以特別有效的方式被連續過熱到一個800-1100℃高的溫度并同時送入一個已知的氫-氧蒸汽發生器內。

在一個例如由VDI-報告第602期(1987年，第231-245頁)公開的氫-氧蒸汽發生器中，氫和氧被送入一個燃燒室并在此借助一個點火火焰被點火。所產生的高于3000℃的熱燃氣通過加水被冷卻到所希望的蒸汽溫度，在此，蒸汽溫度可通過噴入的水與燃氣的比例來調節。以這種方式產生的蒸汽在蒸汽輪機中以秒儲備(瞬時儲備)或短時間覆蓋高峰負荷的形式被利用。

作為本發明方法的具有優點的拓展，燃燒所需的氫和氧均在工作過程中產生，其中，供給氫-氧燃燒過程的氫通過對輸入到燃氣及蒸汽輪機設備中的燃料進行適當處理而獲得。這種處理可以是供給燃氣輪機的一種氣體燃料的部分或預燃燒(部分氧化)或是另外一種適合的方法。

氧是通過對空氣適當分解而獲得。其中，最好采用為燃氣輪機設備所配設的壓縮機壓縮的空氣。在帶有一體的煤碳氣化裝置的燃氣及蒸汽輪機設備中，已有一種空氣分解裝置，用來產生煤碳氣化所需的氧。在這樣一種類型的設備中，氫也已在工作過程中產生。

在有利的設計中，那些在蒸汽輪機的水-蒸汽循環回路的高壓級中所產生的并在那里已被過熱到約500到550℃的蒸汽均被輸送到氫-氧燃燒過程。

供燃氣輪機用的燃料最好分兩級燃燒。其中，在第一級的燃料部分燃燒時形成的熱量用來產生蒸汽。這樣獲得的蒸汽最好與借助氫-氧燃燒過程要受高度過熱的蒸汽混合。

對于具有一個串接在燃氣輪機前面并與一個壓縮機相連的第一燃燒室及一個連接在蒸汽輪機的水-蒸汽循環回路中的、其內部設有一些連接在水-蒸汽循環回路中的加熱面的余熱蒸汽發生器的燃氣及蒸汽輪機設備而言，上述發明目的通過一個在余熱蒸汽發生器和蒸汽輪機之間連接在水-蒸汽循環回路中的氫-氧燃燒器或蒸汽發生器來達到，其中，設有一個第二燃燒室用于在工作過程中產生所需要的氫。在該第二燃燒室中，對用來產生供燃氣輪機使用的工作介質的燃料進行處理，以產生氫組份。在此，第二燃燒室通過一燃氣管與第一燃燒室相連通，通過該管，在第二燃燒室內處理過的燃料作為燃氣被輸送到第一、其實為燃氣輪機燃燒室中。此外，第二燃燒室通過一根氫管道與氫-氧燃燒器相連通。

為了在燃料處理過程中，即在燃料部分燃燒時在第二燃燒室內所產生的熱量能夠用于產生蒸汽，最好設置一個熱交換器，它主要連接在與第二燃燒室相連的燃氣管道中，其次也連接在水-蒸汽循環回路中。在此，最好從水-蒸汽循環回路中向熱交換器供水，其中，這些供水在熱交換器中首先被蒸發并接著被過熱。因此，熱交換器被設計成帶有一個高壓蒸發器和一個高壓過熱器的廢熱鍋爐形式。

為從通過燃料的部分燃燒而形成的燃氣中分離出氫，設有一個分離裝置，它同通入氫-氧燃燒器的氫氣管道相連。

燃料在第二燃燒室中部分燃燒所需的空氣最好從與第一燃燒室相連的壓縮機中取出。

下面借助附圖對本發明實施例作進一步詳細說明。

圖1所示為一個帶有一用于對所產生的蒸汽進行過熱的氫-氧燃燒器的燃氣及蒸汽輪機設備。