[发明专利]一种改进的以液化天然气为燃料的联合循环发电设备

说明书

一种使用液化天燃气(“LNG”)与联合循环发电设备相结合来冷却用以冷却和浓化燃气轮机进气的换热流体并冷凝来自汽轮机的废热的方法及系统。再气化后的LNG用作燃气轮机的燃料并可有选择地分配到其它发电设备和天然气分配系统。

现有技术用一废热锅炉来扩展一燃气轮机设备并把该燃气轮机设备与一汽轮机相结合。该燃气轮机和汽轮机各自驱动本身的发电机或通过一共用轴共同驱动一单个发电机。这些联合设备称之为联合循环设备，一般具有优良的转换效率，其转换效率的数量级在50-52％范围内。这种高效率源于把燃气轮机与至少一汽轮机回路相结合。燃气轮机的废气流经废热锅炉并利用这些废气的余热潜能生产用以供给汽轮机所需的蒸汽。在联合循环设备中，LNG用作燃烧能源。

通常要把LNG作为低温液体装入特殊容器中进行海运。在到达接收地时，该低温液体大致处于大气压状态，温度约为-160℃，必须再气化并以环境温度和适当高压(一般达到80个大气压)输给分配系统。将该液体泵压到所需的压力，以便在补充热量和对其再气化时不需压缩作为产品的天然气。

尽管有人已提出许多建议并建造了利用LNG的大量蕴藏冷量(coldpotential)的设备，但在大多数接收地这些蕴藏冷量被浪费掉。为避免结冰，不得不用大量海水对LNG直接进行加热。

例如在发明人为门准(Mandrin)等的美国专利US3,978,663中公开了一种利用液态冷却剂冷却进气来提高燃气轮机效率的方法。利用热交换器对进入燃气轮机的吸气部分的空气进行过滤并使其冷却。在流经热交换器时，如氟利昂之类的冷却剂从空气中吸收热量以使LNG气化。在热交换器中利用混合装置作为防止结冰堵塞装置，甲醇被引入空气中，并在收集装置中予以分离，利用废热来蒸发从甲醇和水混合物中分离出的水份。在上述美国专利之后，门准的另一美国专利US4,036,028中公开了与开式循环燃气轮机系统相结合使用复合工作流体的技术。通过热交换器和一种氟利昂载流体(a freoncarrier fluid)利用过冷的LNG从进气中吸取热量。注入甲醇之类的防冻液以防止在热交换器内结冰。该文献公开了一种与压缩机串联布置的汽轮机。

在库伊(Kooy)等人的美国专利US4,995,234中也公开了一种发电系统。该专利公开了对燃气轮机的进气进行冷却的方法、通过与冷凝的二氧化碳相互换热来加热LNG的方法、和可对驱动燃气轮机的物质进行加热的燃气轮机排气系统的应用。

与之相类似，在诺萨瓦(Nozawa)的美国专利US4,330,998、4,429,536和4,422,298中公开了一种液化天燃气作致冷剂的发电系统。一般说来，这些专利技术要求供给氟利昂并予以压缩和加热。然后被压缩/加热后的氟利昂用于控制能驱动高压汽轮机的气流的温度。在热交换器中受氮气和/或LNG流冷却之前，氟利昂再次受到加热并通过一低压汽轮机。

在伍利(Woolley)的美国专利US3,605,405和凯勒(Keller)等的美国专利US4,953,479中公开了燃气与蒸汽联合发电设备。凯勒的文献着重公开将甲醇应用于使用燃气轮机和汽轮机系统中的联合循环发电设备，而在该系统中，利用来自燃气轮机的排气生产驱动汽轮机的蒸汽。然后对废蒸汽予以冷凝并再由排气系统予以加热。

前述的或其它利用LNG的发电系统都没有提出如何达到燃汽轮机的最高效率和最大容量的问题，尤其是这些文献都没有给出在暧热气候(当气温最高时出现峰值电耗)下达到燃气轮机的最高效率和最大容量的方案。燃气轮机的效率和功率通常随着温度的升高而降低。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于发电和从LNG之类的液化低温物质生成气态碳氢化合物的联合发电系统。

本发明的另一目的是提供一种采用如LNG之类的液化低温物质来浓化(通过降低空气温度)进气以在较热气候下使燃气轮机的效率和功率达到最大值的联合发电系统。