[发明专利]有第二种燃料添加装置的合成气燃料系统及合成气燃料系统的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其用于燃气和蒸汽轮机装置(GuD)的合成气燃料系统，以及涉及例如由于Forderung des britischen Grid Codes(英国网格编码要求)引起的燃气轮机快速改变负荷的问题。此外，本发明涉及一种针对用合成气工作时燃气轮机快速改变负荷的合成气燃料系统的运行方法。

背景技术

与传统的火电厂(DKW)不同，尤其与DKW相比鉴于应用GuD潜在的效率优势，考虑使用气化电厂(IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle)，用于产生合成气和接着在GuD中使用。对于IGCC装置的运行，关键是连接在GuD上游的合成气燃料系统，它由各部件组成，亦即氮稀释装置、水/汽饱和装置、天然气添加装置、空气抽取装置和热交换器。

合成气燃料系统的目的是，根据处于下游的消耗器，亦即燃气轮机的温度和热值要求，制备一种经调节的合成气，以及在集成在空气侧的情况下，制备压缩空气用于集成使用在空气分解设备中。在合成气燃料系统内进口处存在的粗合成气的调节并因而热值调整，通过上述各部件/系统进行。经调节的合成气的温度在从合成气燃料系统排出前用热交换器调整。在(部分)集成的空气抽取装置中从燃气轮机压气机抽取压缩空气，在不集成空气抽取装置的情况下从单独的压气机抽取，以及借助集成的热交换器调整到空气分解设备要求的温度水平。DE10002084C2介绍了这种装置。

这种合成气燃料系统基于与IGCC参与的主系统(空气分解装置、气化装置，涤气器、GUD)相互作用，目前设计为全套设备的基本负荷能力分系统，其中不能借助提高热值实现燃气轮机陡的负荷梯度。

因为在IGCC构型内使用合成气运行时要求增加以燃气轮机陡的负荷梯度运行方式的可用性，所以合成气燃料系统必须尽可能独立地，以及对相邻的主系统仅有小量影响地，与其变化的边界条件相适应。

由EP1277920A1已知一种装置或一种方法，它有一个电厂设备，包括燃气轮机，为它配设一个有至少一个燃烧器的燃烧室，以及包括一个连接在燃烧室上游的燃料系统，它有一个化石燃料气化装置和一个从气化装置分路出来的并汇入燃烧室内的气体导管。GuD装置不仅可以用合成气运行，而且可以用第二种燃料，例如天然气或油运行。为此将燃烧器设计为两种或多种燃料燃烧器。通过添加天然气或蒸汽成为合成气可以调整热值。在燃气轮机燃烧器的运行方法中，气化化石燃料，以及气化的化石燃料作为合成气供给为燃气轮机配设的燃烧器进行燃烧。

在这里的缺点是，即使添加天然气成为合成气，在负荷提高的情况下，基于燃料质量流由所使用的器械及其装置的尺寸和长度造成的、直至到达燃气轮机的流动滞后，不可能满足对陡的负荷梯度提出的要求，或与负荷改变相关联的、短期添加也可能是大量的天然气，难以准确调整可燃气的热值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是进一步发展所述装置和所述方法，满足对陡的负荷梯度的要求。

按本发明上述技术问题通过按权利要求1的装置和按权利要求11的方法得以解决。各自的从属权利要求确定了本发明一些有利的扩展设计。

通过在主合成气导管内设第二种燃料添加装置和混合装置，其中，混合装置沿合成气流动方向设在第二种燃料添加装置下游，可以达到下述目的：

基于气化器有限的负荷梯度，在瞬时合成气不足时可以为快速增大负荷提供必要的热值和可燃气质量流，此时混合装置保证特别均匀和不成绺地混合第二种燃料与合成气，由此可目标准确地调整合成气/第二种燃料混合物的热值。

按一种有利的实施形式，在主合成气导管内，若第二种燃料添加装置没有甚至直接设在用于与燃烧器连接的交接点前，则至少设在交接点区域内。全套IGCC设备快速增大负荷，在有足够热值的同时，与可使用的燃料质量流(合成气加上第二种燃料)快速的可利用率相结合。在为了提高燃料质量流及热值而利用第二种燃料时，在快速增大负荷的情况下，基于燃料质量流直至达到燃气轮机的流动滞后，必须注意，供给装置应处于尽可能靠近燃气轮机的地方。

在这方面恰当的是，燃料导管汇入第二种燃料添加装置，以及在燃料导管内连接调整附件。调整附件保证根据预定的第二种燃料/合成气之比和允许的热值，准确调整天然气流量和压力。

在这方面有利的是，为了遵守可燃气混合物预定的热值，沿合成气流动方向在混合装置下游设检测用的热值测量仪。

有利地设一些装置，借助它们将由热值测量仪测定的热值传给调整附件，从而可以再调整第二种燃料的添加量。