[發明專利]高壓燃氣輪機和空氣分離系統綜合

無效

• 申請號: 97101851.0
• 申請日: 1997-01-31
• 公開（公告）號: CN1158941A
• 公開（公告）日: 1997-09-10
• 發明（設計）人: A·R·史密斯;D·W·伍德沃德
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: F02C3/04
• 分類號: F02C3/04;B01D3/00;F02C6/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 吳大建

本發明涉及高壓燃氣輪機和低溫空氣分離系統的綜合作業。

燃氣輪機很容易可以和空氣分離系統相結合，產生常壓氣體產物和電力。燃氣輪機空氣壓縮機對渦輪燃燒室提供壓縮空氣并且還可將一部分或全部壓縮空氣供給空氣分離系統。一般燃氣輪機是和一低溫空氣分離系統相結合來形成氧和/或氮產物的，燃氣輪機和空氣分離系統也可以在一氣化合并循環發電系統中和一氣化流程相結合。

用一些先進氣化合并循環發電系統來發電，在減低動力費用和對環境影響小于標準燃煤電力廠方面是有潛力的。在這些先進系統中煤或其他碳素物是與氧氣化的，而所產生的氣體則經純化形成一低硫可燃氣體。這種可燃氣體被應用于燃氣輪機發電系統中產生降低環境發射物的電力。由空氣分離系統產生的一部分氮或全部氮最好將其導回到燃燒室以減少氧化氮的形成并提高整套燃氣輪機/低溫空氣分離系統的效率。

近年來由較高的效率來促進氣化合并循環工藝的利益不斷增加并顯示出用于整套氣化合并循環系統中的先進燃氣輪機、氣化流程和空氣分離系統的可靠性。整套氣化合并循環系統上述三大組成部分的適當綜合對于實現最大工作效率和最小動力成本是不可缺少的。????

對氣化合并循環和整套氣化合并循環發電系統中現有技術的總評是由D.M戴德(Todd)在題為“燃氣輪機的凈煤工藝”文章中發表的，該文章是在1993年7月通用電氣公司渦輪現代化工藝技術研討會上提出的第1-18頁。A.K.阿南德(Anand)等人在一題為“改進整套氣化合并循環系統性能的新工藝傾向”論文中提出包含整套氣化合并循環系統設計在內的諸因素評論，該論文是在1995年6月5-8日德克薩斯，休士頓的國際燃氣輪機和航空發動機會議和展覽會上發表的。各種綜合工藝和該工藝對氣化合并循環經濟影響的評論發表在A.D.雷歐(Rao)等人題為“德士古公司TQ氣化與高壓空氣分離裝置的綜合”的論文中，該論文發表在1994年10月19-21日加州舊金山的第13屆EPRI論氣化發電廠討論會議上。

1994年10月19-21日加州舊金山A.R.斯密司(Smith)在第13屆EPR1氣化電力廠討論會議上提出一題為“改進整套氣化合并循環動力輸出和結合一備用燃氣輪機的經濟學”論文中評論燃氣輪機與空氣分離裝置之間在一整套氣化合并循環流程中的若干綜合方式。在一方式中，空氣分離裝置進給空氣是由一單獨壓縮機來提供的，而一部分來自空氣分離裝置的氮產物則被壓縮并被導入到燃氣輪機燃燒室中。這一氮綜合方式使整套氣化合并循環系統的工作能提高燃氣輪機動力輸出，并能減少氧化氮的生成。在另一工作方式中，氮綜合與空氣綜合相結合，其中一部分進給空氣分離裝置的空氣是由從燃氣輪機壓縮機抽出的空氣來供給的。這一可選用被稱為空氣和氮綜合方式使工作有較大的適應性，而在局部負荷條件下則使整套氣化合并循環系統工作達到較高程度的最佳化。

以燃燒為基礎的發電系統包含整套氣化合并循環系統均以其工作期間低于系統設計容量為條件，這是由于周圍空氣溫度的變化和/或周期性耗電所致。在這些時期，這類系統工作是低于設計效率的。因而整套氣化合并循環系統的設備選擇和流程設計必須按設計能力提出在穩定狀態下工作以及在局部負荷或關小狀態下工作。上述空氣和氮綜合整套氣化合并循環是一最佳選擇方案，這是由于使這一系統在最大總效率下工作是有潛力的，特別是使該系統長期在局部負荷或關小狀態下工作。

低溫空氣分離流程可以特別設成與燃氣輪機綜合，而具有空氣和氮都與燃氣輪機綜合的空氣分離流程則是特別實用的。大多數空氣分離流程在該設施中應用著名的雙柱蒸餾系統以有效地回收氧產物和氮產物。

美國專利3,731,495公開一空氣和氮綜合燃氣輪機系統，其中一部分來自燃氣輪機壓縮機的空氣被進一步壓縮，經處理去除氣態雜質，加以冷卻，并且將其全部導入到一雙柱蒸餾系統的高壓力柱內。

美國專利4,019,314闡述一空氣和氮綜合蒸汽發生/燃氣輪機系統，其中一部分來自燃氣輪機壓縮機的空氣被進一步壓縮，并將其導入一空氣分離裝置內。氧產物被用于一燃煤氣化系統產生燃氣輪機用的燃料。