[发明专利]燃气和蒸汽轮机设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气和蒸汽轮机设备，该燃气和蒸汽轮机设备带有用于化石燃料的气化装置和相应的合成气体燃料系统，以及涉及一种用于喷淋这种设备的合成气体燃料系统的方法。

背景技术

合成气体燃料系统所要解决的技术问题是提供由燃料(例如碳)气化获得并且接着清洁的合成气体，用于在燃气轮机中燃烧(符合燃气轮机要求)。为了使所述系统能够按规定运行以及为了能够在失效/故障之后能够进行维修，需要将系统钝化。

在已知的IGCC设备(IGCC是整体煤气化联合循环，亦即带有集成的气化装置的燃气和蒸汽轮机设备)中，借助于喷淋介质蒸汽实现钝化。然而，在此在较长的故障时间时会出现所谓的静腐蚀，这种静腐蚀通过燃料系统的管道内冷凝的蒸汽结合没能在脱硫设备中从合成气体流分离出的硫化物(ppm范围内)导致。

因此，为了避免这种问题，在燃气轮机的上游设置用氮气(N₂)、尤其是纯氮气作为钝化剂的喷淋系统，通过该喷淋系统从气体锁开始向前喷淋到燃气轮机内。气体锁包括两个铠装件(例如球头)。在这两个铠装件之间连接有中间卸载装置或者压力导管。中间卸载装置可以连接在火焰上，通过该中间卸载装置可以燃烧掉多余的燃气。替代中间卸载装置可以连接一个压力导管，该压力导管用于使得没有气体能经由气体锁铠装件流入。因此，气体锁足以满足有关安全技术规定地将燃料系统气密地分为在气体锁上游的第一区域(气化系统)和在气体锁下游的第二区域(燃气轮机燃料系统)。

与结合硫化物及冷凝导致腐蚀的蒸汽相反，氮气的情况下不存在腐蚀的危险。氮气在空气分离设备中作为高纯度的氮气出现并且因此可以被用于钝化燃料系统。这种方案已经申请专利(专利DE10002084C2)。

燃料系统的前部区域(也就是气体锁和饱和系统的上游)在此没有被钝化。如果这些区域也被钝化，系统在正常启动或静止时由气化装置用高纯度的氮气钝化，并且使该区域保持在压力下。然而，在气化系统故障时，这种类型的钝化则不可能。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种上述类型的燃气和蒸汽轮机设备，其中，燃料系统可以被以特别可靠的方式喷淋。此外，应提供一种方法，该方法使得能够可靠并且以特别简单的方式喷淋燃气和蒸汽轮机设备的燃料系统。

按照本发明，带有集成的煤气化装置的所述燃气和蒸汽轮机设备包括燃气轮机、连接在燃气轮机的燃烧室上游的燃料系统，该燃料系统包括用于化石燃料的气化装置和从该气化装置分支出并且通入燃气轮机的燃烧室的燃气导管，其中，在燃烧室的上游在燃气导管中连接有用于通过蒸汽来饱和燃料的饱和器。通过在所述燃气和蒸汽轮机设备中设置在气化装置和饱和装置之间汇入燃气导管的喷淋导管将实现以下优点：

在通过气化装置用氮气钝化失效时，可以激活并且在一定的时间内进行设置在燃料系统下游的“紧急喷淋”。因此也可以在气体锁的上方实现燃料系统的钝化。

这种方案的优点在于，即便在气化装置方面的钝化失效也能保证燃料系统处于流动上游的部分的钝化。因此，可以独立于气化装置或者连接在上游的系统实现燃料系统的钝化。这种优点可以在所谓的多代设备中实现。在此，除了发电之外，还通过燃气轮机生产附加的物质(例如SNG＝合成天然气或者代用天然气、天然气代用品)。如果在燃料系统的流动下游的部分出现故障，可以继续运行多代设备，也就是继续运行气化装置和燃气处理装置。在这种情况下，仅燃料系统的一部分不运行，在所述部分中燃料通常被调整，燃料系统的这一部分亦即位于下游的系统。如果没有所述的方案不可能为了维修目的等钝化燃料系统的这些部分，因为气化装置和燃气处理装置还在运行。即便在可能的启动过程中，该系统也是有利的。IGCC电站的气化装置的启动可能持续多个小时。反之，对于较短的维修位于下游的系统应当可以不切断气化装置。对于这种情况，燃料系统各部分中独立的钝化也是有利的。

喷淋导管在气化装置和混合装置之间有利地通入燃气导管，该混合装置为了将氮气输送到合成气体而在饱和装置上游连接在燃气导管中。

还有利的是，脱硫设备在喷淋导管汇入燃气导管的位置的上游连接在燃气导管中。

通过这样选择脱硫设备和混合装置之间的汇合可以实现对所有参与燃料调整的部件的喷淋，而不必中断燃料清洁的过程。