[发明专利]燃气和蒸汽透平机装置

说明书

本发明涉及一种燃气和蒸汽透平机装置，它具有一个串接在燃气轮机烟气侧后面的废热蒸汽发生器，该废热蒸汽发生器的加热面连接在一个蒸汽轮机的水-汽循环里面，该燃气和蒸汽透平机装置还具有一个设置在燃气轮机燃烧室前面的燃料系统，该系统具有一个用于矿物燃料的气化装置和从该气化装置分支出来并通入燃气轮机燃烧室中的一根燃气管道。在此，负责燃气净化的部件通常连接在该燃气管道中。

这种设备例如已由英国专利GB-A 2 234 984公开。

为了在气化的矿物燃料或合成燃气的燃烧过程中减少有害物质排放，可以将一个饱和器连接在燃气管道里面，合成燃气在饱和器里面在设备运行过程中被水蒸汽加载。为此，合成燃气相对于一股被输送到一个被称作饱和器循环的水循环里面的水流反向地流过饱和器。为了得到特别高的效率，来自水-汽循环的热量被耦合到所述饱和器循环中。

通过在饱和器中与输送到饱和器循环里的加热水流接触，气化燃料通过水蒸汽饱和并在有限的范围内被加热。基于热能技术以及运行方面的原因，需要借助一个热交换器在燃料输入燃气轮机燃烧室中前进一步加热燃料。

为了保证燃气和蒸汽透平机装置特别可靠地运行，应该能够随时停止将合成燃气输入燃气轮机燃烧室。为此通常在燃烧室前面的燃气管道中连接一快速关闭附件。该快速关闭附件在必要时能够以特别短的时间阻断燃气管道，使得合成燃气不能进入燃气轮机的燃烧室中。

基于有关安全技术方面的规定，所述燃料系统通常包括一个燃气阀。该燃气阀(Gasschloss)包括两个附件，例如两个球形旋塞，它们用于打开或关闭燃气流。在这两个附件之间连接中间卸载器或排出管。该中间卸载器可以连接到一个火炬，通过火炬可以将多余的燃气烧掉。代替中间卸载器也可以连接排出管，该排出管负责使燃气不流经燃气阀附件。即燃气阀将燃料系统气密地分隔成第一区域或位于该燃气阀上游的气化系统与第二区域或位于该燃气阀下游的所谓燃气轮机燃料系统。

具有气化装置的一个燃气和蒸汽透平机装置不仅可以通过燃烧例如由煤或残油制成的合成燃气来运行，也可以通过燃烧其它燃料如天然气来运行。在由合成燃气变换到其它燃料时或相反由其它燃料变换到合成燃气时，出于安全技术方面的原因需要用一种惰性介质如氮气或蒸汽对燃气阀与燃烧室之间的区域，即燃气轮机燃料系统进行冲洗。由于有待冲洗的区域(该区域可能还包括热交换器)体积很大，因此不仅需要往前而且还需要往后冲洗这个区域，以便达到几乎全部置换合成燃气或其它燃料以及可能由燃气轮机燃料系统渗透进来的烟气。但是基于有待冲洗的容积尺寸较大，采用纯氮气进行冲洗被证实是不经济的。而采用蒸汽冲洗又要以制备蒸汽为前提，由此使冲洗过程通常取决于蒸汽轮机装置的废热蒸汽发生器的运行。此外，要么需要对来自废热蒸汽发生器的蒸汽进行冷却要么需要避免部件遭受高温蒸汽破坏，因此冲洗过程的准备工作同样需要很大花费。此外，还需要昂贵的排水系统并且要防止被蒸汽加载的系统受腐蚀。

包括向前向后冲洗的冲洗方案使得在冲洗过程中的控制方案特别复杂，并导致对于设备运行需要一套特别麻烦的操纵方式。此外这种冲洗方案会导致相对长的设备起动和停机时间。

本发明的目的在于提供一种上述类型的燃气和蒸汽透平机装置，使得在变换输入燃气轮机燃烧室中的燃气时，能够以特别简单的方法对燃料系统进行冲洗。此外本发明的另一目的在于提供一种方法，该方法能够以特别短的时间和特别简单的方法对燃气和蒸汽透平机装置的燃料系统进行冲洗。

按照本发明，上述第一个目的这样来实现，即，在燃气管道中连接一燃气阀，其中，该燃气阀设置在燃烧室上游并包括一个快速关闭附件、一个卸压或过压系统和一个燃气阀附件。

在此本发明源自如下考虑：如果在变换输入燃气轮机燃烧室中的燃气时有待冲洗的容积较小，则可以保证特别可靠地置换合成燃气或其它燃料以及可能来自燃料系统的烟气。此外，已表明对于较小的有待冲洗容积仅在一个方向上冲洗就足够了，由此可以省去用于冲洗过程的复杂控制机构。冲洗只向前进行，亦即仅在朝向燃气轮机燃烧室的方向上进行。可以选择用蒸汽或氮气、例如纯氮气来冲洗。由于有待冲洗的容积较小使得氮气冲洗也是经济的。此外，蒸汽轮机不必为冲洗过程排出蒸汽，排出蒸汽将特别明显地降低燃气和蒸汽透平机装置的总效率。另外，由于不产生或只产生微小的腐蚀现象，因此可以不使用高合金钢材。

较小的有待冲洗容积可以通过紧凑的部件设置而实现。如果燃气阀与快速关闭附件相邻地设置，则快速关闭附件可以承担起存在于燃气阀里面的附件的功能，由此可以省去这个附件并使燃气轮机燃料系统有待被冲洗的容积降至特别小。