[发明专利]以多操作模式操作燃料氧化器的方法和燃料氧化器系统

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2008年12月8日提交的美国专利申请号12/330,151的优先权权益，其全部内容并入本文中。

背景技术

本公开涉及氧化燃料。由填埋场或其它来源产生的甲烷或其它废燃料气可被用来给燃气轮机系统加燃料。在常规的燃气轮机系统中，当燃料被注入压缩空气中而被燃烧，从而加热并增加气体的能量。然后用将能量转化成动能的涡轮机，将能量从加热的气体中提取。动能可被用来驱动其它的设备，例如，发电机。在有些情况下，燃气轮机系统被临时关闭(例如，由于修理、维护或其它原因)，而源继续产生如果泄漏进入地球大气中可能有害的甲烷和/或其它气体。

发明概述

燃料氧化器系统以至少两种操作模式操作。在第一种操作模式中，燃料在燃料氧化器系统的压缩机中被压缩，并且压缩的燃料在燃料氧化器系统的反应室中被氧化。在至少一种另外的操作模式中，燃料被引导绕过压缩机，并且绕过压缩机的燃料在反应室中被氧化。

在一个一般的方面，以第一种操作模式操作燃料氧化器系统。在第一种操作模式中，包括来自燃料源的燃料的混合物在燃料氧化器系统的压缩机中被压缩；压缩混合物的燃料在燃料氧化器系统的反应室中被氧化；并且氧化的燃料被膨胀以产生旋转动能。以第二种操作模式操作该燃料氧化器系统。在第二种操作模式中，来自燃料源的燃料被引导绕过压缩机，并且绕过压缩机的燃料在反应室中被氧化。

在一个一般的方面，燃料氧化器系统包括压缩机，其具有空气和燃料混合物入口和压缩混合物出口。压缩机在空气和燃料混合物入口和压缩混合物出口之间压缩空气和燃料混合物。燃料氧化器系统包括反应室，其接收来自压缩混合物出口的压缩混合物。反应室氧化压缩混合物的至少部分燃料。燃料氧化器系统包括阀系统，其接收来自燃料源的燃料，并通过引导燃料到压缩机的空气和燃料混合物入口或通过引导燃料绕过压缩机来将从燃料源接收的燃料引导到反应室中。

实施可包括一个或多个以下特征。以第一种操作模式操作燃料氧化器系统包括基于旋转动能输出电能。以第二种操作模式操作燃料氧化器系统包括操作燃料氧化器系统作为火炬(flare)。以第二种操作模式操作燃料氧化器系统包括操作燃料氧化器系统作为热氧化器。燃料氧化器系统包括涡轮机，其接收来自反应室的氧化的燃料并将来自氧化混合物的热能转化为旋转运动。涡轮机包括涡轮机入口，涡轮机通过涡轮机入口接收来自反应室的氧化混合物，并且反应室适于在反应室中保持混合物的最大温度基本上在涡轮机的入口温度或以下。使氧化的燃料膨胀以产生旋转动能包括在涡轮机中使氧化的燃料膨胀以旋转涡轮机。氧化压缩混合物的燃料包括控制反应室中燃料的最高温度基本上在涡轮机的入口温度或以下。以第二种操作模式操作燃料氧化器系统包括预加热空气并将预加热的空气和绕过压缩机的燃料混合。氧化压缩混合物的燃料包括通过逐渐升高燃料的温度高于燃料的自燃温度引发氧化反应。氧化压缩混合物的燃料包括基本上不依赖于氧化催化剂或点燃源引发氧化反应。反应室接收并氧化通过阀系统引导绕过压缩机的燃料。燃料氧化器系统包括鼓风机，其将空气传送进入反应室中。燃料氧化器系统包括点火器，其引发绕过压缩机的燃料燃烧。反应室适于基本上不依赖于点火器和基本上不依赖于氧化催化剂引发绕过压缩机的燃料氧化。反应室适于基本上不依赖于点火器和基本上不依赖于氧化催化剂引发压缩混合物的燃料氧化。阀系统包括与燃料源成流体连通的阀入口、与压缩机的空气和燃料混合物入口成流体连通的第一阀出口和与反应室成流体连通并适于引导燃料绕过压缩机的第二阀出口。阀系统包括多个阀。

在以下附图和说明书中阐述一种或多种实施的细节。其它特征根据说明书、附图和权利要求将是明显的。

附图说明

图1是实例燃料氧化器系统的图。

图2A图解了以涡轮机模式操作的图1的实例燃料氧化器系统。

图2B图解了以火炬模式操作的图1的实例燃料氧化器系统。

图2C图解了以热氧化器模式操作的图1的实例燃料氧化器系统。

在各个附图中类似的参考符号指示类似的元件。

发明详述