[发明专利]用于冷却燃气涡轮构件的系统和方法

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及燃气涡轮(gas turbine)，且更特定而言涉及燃气涡轮中的冷却机构。

背景技术

整合气化组合循环(IGCC)系统越来越多地用于动力生产。IGCC使用气化过程自诸如煤、重石油残渣、生物质等等的燃料源产生合成气体(合成气)。合成气在燃气涡轮中用作燃料来产生电流。IGCC系统可有利地用于通过诸如预燃碳捕获的机制来降低二氧化碳(CO₂)排放。

IGCC动力设施采用预燃系统用于CO₂捕获。目前，自IGCC设施的CO₂捕获不利于这种设施的性能，特别是在生产输出和效率方面。此外，通过从涡轮的压缩机提取空气的常规方法来冷却燃气涡轮的固定构件和旋转构件降低了涡轮效率，例如通过降低布雷登循环效率(Brayton cycle efficiency)。由于诸如下列因素而表现出这种效率损失：由于不可补充的流动(non-chargeable flow)稀释燃烧器出口温度导致焚烧温度降低，由于压缩空气绕过涡轮上游级所致的做功减少，以及，由于在主要气体路径中冷却剂流混合的稀释效果所致的潜在做功减少和相关联的空气动力效率损失。

发明内容

根据本发明的一方面，一种用于冷却涡轮的构件的系统包括：至少一个输入(input)，其与二氧化碳气体源流体连通，二氧化碳气体从由气化单元自烃燃料所产生的合成气体移除；以及，至少一个第一管道，其与至少一个输入流体连通且被配置成将来自二氧化碳气体源的二氧化碳气体一部分转移(divert)到涡轮的至少一个构件，涡轮被配置成燃烧该合成气体。

根据本发明的另一方面，一种用于动力生产的系统包括：气化单元，其被配置成从输入燃料产生原料合成气体；酸气移除设施，其与气化单元流体连通，该酸气移除设施被配置成从原料合成气体移除酸气且产生洁净的合成气体，该酸气包括二氧化碳气体；燃气涡轮，其被配置成燃烧洁净的合成气；以及，冷却单元，其与酸气移除装置流体连通且被配置成将二氧化碳气体的至少一部分转移到燃气涡轮的至少一个构件。

根据本发明的又一方面，一种用于冷却涡轮的构件的方法包括：从由气化过程所产生的合成气体提取二氧化碳；使二氧化碳气体前移(advance)到所述储存系统；以及，将二氧化碳气体的一部分转移到涡轮以冷却该涡轮的至少一个构件。

通过下文的描述，结合附图理解，这些和其它优点和特点将变得更显然。

附图说明

被认为是本发明的主题在所附的权利要求中特别地指出且明确地主张。通过结合附图来理解下文的详细的描述，本发明的前述和其它特点和优点将显然，其中：

图1是示范性燃气涡轮的截面图；

图2是具有CO₂捕获的示范性整合气化组合循环(IGCC)动力设施的方块图；

图3是用于图2的IGCC动力设施的示范性燃气涡轮冷却系统的图示；

图4是用于图2的IGCC动力设施的示范性燃气涡轮冷却系统的图示；以及

图5是冷却燃气涡轮的示范性方法。

详细描述参看附图以举例说明的方式解释本发明的实施例，以及优点和特点。

部件列表：

10        组件

12        转子

14        压缩机

16        动力涡轮

18        燃烧腔室

20        发电机

22        废气

24        旋转构件

26        固定构件

30        动力生产设施

32        气化&洗涤单元(Scrubbing Unit)

34        变换反应器(Shift Reactor)

36        低温气体冷却(LTGC)系统

38        再循环/压缩系统

40        尾气处理单元(TGTU)

42        酸气移除(AGR)

44        CO₂富集系统

46        压缩和/或储存单元

48        饱和与加热系统

50        动力块(Power Block)

52        空气分离单元(ASU)

54，60    冷却系统

62        管道

64        燃气涡轮