[发明专利]用于操作功率产生系统的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及功率产生系统，并且更特别地涉及用于为整体气化联合循环功率产生系统提供燃料的方法和系统。

背景技术

至少一些已知的功率产生系统湿润进入燃气涡轮发动机的气体。湿润气体中的水分倾向于增加供入燃气涡轮发动机的质量，使得燃气涡轮发动机的效率的增加得以实现。气体的湿润利用能量以蒸发增添到气体流中的水。另外，功率产生系统也可干燥被供给到气化器中的固态燃料。干燥典型地通过在注入气化器之前使惰性气体流与燃料接触来执行。燃料中的水分利用来自燃料的能量进行蒸发。用来湿润气体的能量和用来干燥燃料的能量是对系统的损失并且该损失倾向于降低系统的效率。

发明内容

在一个实施例中，燃料供应系统包括燃料流的供应和气体流的供应，其中，燃料包括在第一预定范围内的一定量的水分，气体包括在第二预定范围内的一定量的水分并且第二预定范围比第一预定范围小。燃料供应系统还包括容器，其构造成接收燃料流和气体流，混合燃料流和气体流并且将燃料流和气体流分离，其中，水分从燃料流转移至气体流。

在另一实施例中，操作燃料供应系统的方法包括接收含碳燃料流，该燃料包括第一数量的水分，并且混合含碳燃料流和气体流使得燃料中的第一数量的水分降低并且气体中的第二数量的水分增加。气体流包括一定量的热量并且在混合期间该一定量的热量中的至少一些转移至燃料流。

在又一实施例中，整体气化联合循环功率系统包括燃料干燥器，其构造成接收燃料流、接收流体流、将水分从燃料转移至气体并且将热量从气体转移至燃料。

附图说明

图1-3示出本文所描述的方法和系统的示范实施例。

图1为示范整体气化联合-循环(IGCC)功率产生系统的示意图；

图2为根据本发明的一实施例的整体气化联合-循环(IGCC)功率产生系统的一部分的示意框图；并且

图3为根据本发明的另一实施例的整体气化联合-循环(IGCC)功率产生系统的一部分的示意框图。

具体实施方式

以下详细描述通过举例而不是限制的方式示出本发明的实施例。预期的是，本发明具有广泛应用以通过在工业、商业和家庭的应用中利用来自工艺的一部分的废弃热量以替换工艺的另外部分的热量来节约能量。

就本文所用而言，以单数提出并且前面带着单词“一”或“一个”的元件或者步骤应该理解为不排除多个元件或者步骤，除非这种排除被明确地提出。此外，对本发明的“一个实施例”的参考不意图被解释为排除也具有所提出特征的另外实施例的存在。

图1为示范整体气化联合-循环(IGCC)功率产生系统10的原理图。IGCC系统10通常包括主空气压缩机12、流体连通地联接到压缩机12的空气分离单元(ASU)14、流体连通地联接到ASU 14的气化器16、流体连通地联接到气化器16的合成气体冷却器18、流体连通地联接到合成气体冷却器18的燃气涡轮发动机20和流体连通地联接到合成气体冷却器18的蒸汽涡轮22。在不同的实施例中，气化器16和合成气体冷却器18联合成单个整体容器。

在操作中，压缩机12压缩随后被引入ASU 14的外界空气。在示范实施例中，除来自压缩机12的压缩空气外，来自燃气涡轮发动机的压缩机24的压缩空气也供应到ASU 14。可选地，来自燃气涡轮发动机的压缩机24的压缩空气供应到ASU 14，而不是来自压缩机12的压缩空气供应到ASU 14，在示范实施例中，ASU 14利用压缩空气以产生由气化器16所用的氧气。更具体地，ASU 14将压缩空气分离成单独的氧气(O₂)流和副产物气体流，副产物气体流有时被称作“工艺气体”。O₂流被引入气化器16用于产生部分燃尽的气体，本文中称作“合成气体”，其作为燃料由燃气涡轮发动机20使用，如下文将更详细地描述的。

由ASU 14产生的工艺气体包括氮气并且将在本文中被称作“氮工艺气体”(NPG)。NPG也可包括其它气体，诸如但不限于，氧气和/或氩气。例如，在示范实施例中，NPG包括在约95％和约100％之间的氮气。在示范实施例中，至少一些NPG流从ASU 14排出到大气，并且至少一些NPG流注入在燃气涡轮发动机的燃烧器26内的燃烧区(未示出)以便于控制发动机20的排放，并且更具体地以便于降低燃烧温度和降低来自发动机20的一氧化二氮的排放。在示范实施例中，IGCC系统10包括用于在氮工艺气体流注入燃气涡轮发动机的燃烧器26的燃烧区之前压缩氮工艺气体流的压缩机28。